Как будет работать электромагнитный двигатель космического аппарата

4 Февраля 2014 в 13:00, Илья Хель 11 135 просмотров 33

Гелиопауза

В течение многих десятилетий единственным средством космических путешествий были ракетные двигатели, которые работали на реактивном движении. Сегодня, в начале 21 века, аэрокосмические инженеры разрабатывают инновационные способы, которые смогут унести нас прочь к звездам, в том числе двигатели на энергии термоядерного синтеза и антивеществе. Однако есть и другие типы. Тип космического корабля, который будет проталкиваться в космос электромагнитами, может увезти нас дальше, чем любой из перечисленных методов.

При охлаждении до чрезвычайно низких температур электромагниты демонстрируют необычное поведение: в течение первых нескольких наносекунд после применения к ним электричества они вибрируют. Дэвид Гудвин, менеджер по программам Министерства высоких энергий и ядерной физики США, еще несколько лет назад предположил, что если эту вибрацию направить в одном направлении, она предоставит достаточный толчок для того, чтобы отправить космический корабль дальше и быстрее в космос, чем любой из методов движения, которые находятся в разработке.

8 июля 2001 года Гудвин представил свою идею на конференции в Солт-Лейк-Сити. Давайте разберемся, как могла бы работать электромагнитная силовая установка Гудвина и как она однажды может стать основой для космолетов будущего.

Толчок в космос

Американское министерство энергетики (DOE), как правило, не занимается разработкой двигательных установок для NASA, однако постоянно работает над созданием сверхпроводящих магнитов и очень быстрых и мощных твердотельных переключателей. В середине 90-х годов Гудвин организовал проект в NASA, в рамках которого нужно было продумать систему двигателя без ракетного топлива, которая использовала бы потенциал высоких энергий и преодолела инерцию.

«Казалось, что есть какой-то способ использовать эту технологию, если объединить ученых DOE и цели NASA, и в принципе, отсюда все и пошло», — говорил Гудвин. От DOE была идея Гудвина использовать в двигательной установке космического корабля переохлажденные сверхпроводящие магниты, вибрирующие 400 000 раз в секунду. Если этот мощный импульс направить в одну сторону, можно создать крайне эффективную двигательную установку со способностью набрать скорость порядка одного процента от световой.

В течение первых 100 наносекунд (миллиардная доля секунды) электромагнит находится в нестабильном состоянии, которое позволяет ему пульсировать крайне часто. После того как этот период проходит, магнитное поле достигает стабильного состояния и пульсация прекращается. Гудвин описывает свой электромагнит как обычный соленоид, который по сути представляет собой сверхпроводящий магнитный провод, обернутый вокруг металлического цилиндра. Вся структура в диаметре составляет 30,5 сантиметра, длина ее 91,4 см, а вес — 25 кг. Провод сделан из ниобий-оловянного сплава. Некоторые из этих проводов будут обернуты в кабель. После этого электромагнит охлаждается жидким гелием до -269,15 градуса по Цельсию.

Чтобы магнит вибрировал, нужно вызвать асимметрию в магнитном поле. Гудвин планировал вводить металлическую пластину в магнитное поле для улучшения колебательных движений. Эта пластину могла быть из меди, алюминия или железа. Алюминиевые и медные пластины лучше проводят и лучше влияют на магнитное поле. Пластина будет заряжена и изолирована от системы, чтобы создать асимметрию. После пластина будет терять электричество в течение нескольких микросекунд, чтобы магнит колебался в нужном направлении.

«И вот, вопрос в том, можем ли мы использовать это нестабильное состояние так, чтобы двигаться в одном направлении?», — спрашивает Гудвин. — «Здесь момент очень спорный. Именно поэтому мы хотели провести эксперимент». В сотрудничестве с Boeing, Гудвин ждет финансирования от NASA, чтобы провести этот эксперимент.

Ключевой деталью системы является твердотельный переключатель, который стал бы посредником для электричества, посылаемого от источника питания к электромагниту. Этот переключатель по большей части включает и выключает электромагнит 400 000 раз в секунду. Твердотельный переключатель выглядит как негабаритный компьютерный чип — представьте себе микропроцессор размером с хоккейную шайбу. Его работа в том, чтобы взять стабильное питание и превратить его в мощный импульс с частотой 400 000 раз в секунду на 30 ампер и 9000 вольт.

Откуда возьмется это питание?

За пределы Солнечной системы

Министерство энергетики США также работало над планами по созданию ядерного космического реактора для NASA. Гудвин считает, что этот реактор можно использовать для питания системы электромагнитного движения. Министерство энергетики работало над обеспечением финансирования и 300-киловаттным реактором, который мог стать реальностью к 2006 году. Силовая установка преобразовывала бы тепловую энергию, вырабатываемую реактором, в электроэнергию.

«Для глубокого космоса, Марса и далее, вам нужна ядерная энергия, чтобы передвинуть любую массу», — говорит Гудвин.

Реактор способен вырабатывать питание в процессе индуцированного ядерного деления, которое производит энергию, расщепляя атомы (к примеру, уран-235). Когда распадается один атом, он выпускает большое количество тепла и гамма-излучения. Полкило обогащенного урана используется для питания атомной подводной лодки или атомного авианосца и с успехом заменяет 3,8 миллиона литров бензина. Полкило урана размером с мячик для гольфа может находиться на космическом корабле в течение довольно длительного времени, особо не занимая места.

Тепловая энергия из ядерного реактора отлично подойдет для питания космического корабля.

«Вы не доберетесь до ближайшей звезды, но слетать к гелиопаузе — вполне», — говорит Гудвин. — «Если все пойдет хорошо, можно набрать скорость в один процент от световой. Даже с такой скоростью добраться до ближайшей звезды можно было бы за сотни лет, что довольно непрактично».

Гелиопауза — это пункт, в котором солнечный ветер от Солнца встречается с межзвездным солнечным ветром, созданным другими звездами.

Для того, чтобы перевозить людей, должно быть построено крупное устройство, однако электромагнит совсем небольших размеров мог бы подтолкнуть небольшой исследовательский корабль на довольно большую дистанцию. Система, согласно Гудвину, чрезвычайно эффективна. Вопрос в том, смогут ли ученые конвертировать энергию движения, не разрушив сам магнит. Быстрая вибрация, скорее всего, поставит магнит перед вопросом быть или не быть.

Скептики говорят, что Гудвин сможет заставить магнит вибрировать быстро и часто, но это ни к чему не приведет. Гудвин признает, что нет никаких доказательств, что его силовая установка будет работать. Но один шанс из десяти есть. В конце концов, еще сто лет назад люди были твердо уверены, что мы никогда не доберемся до космоса.

Как будет работать электромагнитный двигатель космического аппарата

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

33 комментария

  1. Vitali.M

    Не понятно вообще, ну вибрирует он и что? В космосе хоть завебрируйся хрен куда сдвинешся. Это также если отбойный молоток в космосе!)) (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • rikudo_senin

      Боже и ЭТО будущее России?! Вы, что не слышали о законе сохранении энергии?! Он будет плыть но медленно медленнее чем иононный движок. Понятие как энерция СЛЫХАЛИ!!!!!!Позор вам всем....... Идите учиться бухарики кустарные!!!!!

      • Guru

        Ты бы сам сначала слово "Инерция" правильно написал бы хотя бы, а потом бы глотку надрывал бы. И судя по всему ты сам не знаешь что это такое.

      • ivanserov

        Не, ты что? Будущее Росси именно за тобой: в одном предложении столько ошибок. Поучи правила пунктуации, об орфографии вообще молчу. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  2. Tooboo

    глубочайшие познания!...
    любой космический аппарат использует первый закон ньютона и этот будет не исключением. Ваш мобильник, лежа на столе и вибрируя, находиться над поверхностью определенный промежуток времени, а тут вибрация будет направленная и с невероятно высокой частотой

    • denn

      И что? С мобильником пример привел который ни какого отношения к вакууму не имеет. Там только один закон масса от массы. И хоть обвибрируйся. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  3. Tooboo

    спасибо за статью! приятно написано и интересно :)

    У меня мысль родилась. Не разрушит ли вибрация сам корабль и черепушки путешественников?

  4. Vladimir8

    Я все вспоминаю демотиватор (жаль нельзя вставить) где парень впереди тележки прикрепил магнит и получил бесконечный двигатель. ;)
    Самое смешное что это очень похоже на это, только магнит здесь охлажден.
    Получается он отталкиваться(притягиваться) вакууме от чего будет - также как и как в идее демотиватора от самого себя?
    По мне так ионно-водородный более перпективный для досветовых скоростей.

  5. Alexx

    Вибрацией в космосе никуда не улетишь. С тем же успехом космонавт в скафандре может руками махать и пробовать плыть. Нужно чем-то и от чего-то отталкиваться. Или выплёвывать массу (пусть даже в виде фотонов), чтобы получить импульс, или неизвестными способами хвататься за неоткрытые силовые поля (если уж фантастики захотелось).

  6. NOM

    Время покажет (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  7. felixl

    Серьезные на вид люди, а рассуждают на уровне "цапа-гравицапа". Движитель-инерциоиод - это заведомый распил бабла - закон сохранения импульса никто не отменял. И с какой бы частотой и амплитудой сие устройство не дрожало - никуда оно не сдвинется, так как оттолкнуться от самого себя в космосе невозможно (объяснил "на пальцах", ибо среди тутошних комментаторов много школоты, пропустившей уроки физики напрочь). Если не хотите попасть в кунсткамеру ЖЖ "science_freaks", уберите из статьи глупости про "один шанс из десяти", вся эта суета с 2001 года ушла в проедание грантов.

    • NetherHeaven

      Это же у.ч.е.н.ы.е.

    • mik scerscen

      ++++++++

    • gans

      послушать придурков - то и вибрация покажется невозможной. Ибо нИпАнятнА от чего мобильник отталкивается .... в "космосе штанов".?? )))) Да еще и обратно притягивается потом.... И так много раз в секунду... Непостижимо! ))))

  8. Archer

    Илья опять порадовал, да и фамилия 'физика' очень уж напоминают волшебника изумрудного города.
    Нам давно известны вибрирующие устройства: это любые динамики, любые моторы, трансформаторы и прочие технические устройства, окружающие нас в повседневной жизни. Но ни одно из них не использует вибрацию для перемещения. Как же может вибрация заставить передвигаться космический аппарат ??? С чем будет взаимодействовать вибратор в космическом пространстве и каким образом ??? Короче, тема сисек не раскрыта.

  9. aleksandros

    Господа, я придумал конкурс для hi-news.ru, имени Гудвина. Предлагайте идеи космических двигателей, а hi-news.ru будет описывать принцип действия, а вдруг грант кто выиграет и в НАСА работать будет, на Роскосмос не рассчитывайте, у hi-news.ru он не в почете.

    • felixl

      В России уже запускали гравицапу-инерциоид: поищите в википедии "Юбилейный (космический аппарат)"

  10. Lyudaeddd

    Если говорить про магниты,то есть одна странная деталь: в научном мире до сих пор внятно не могут обьяснить,что из себя ,собственно, представляет "его величество магнит".Я говорю про постоянные магниты. И если электромагнит обладает магнитными свойствами,но при этом потребляет энергию,с этим более менее понятно... Далее: на уроках физики, помнится, постоянный магнит воспринимается как факт,а очень даже безтопливный и долговечный двигатель, получается в дискуссиях- простой компас...
    Может, немного не в тему,но всякие двигатели, где присутствуют постоянные магниты, представляются, как очень даже эффективные и порой не потребляющие вообще никакой внешней энергии! И тут есть много вопросов без ответов...Прости меня аудитория,что так ушёл от основной темы.......Наболело...просто неприятно уже воспринимать информацию про всякие там генераторы на ядерном топливе...Особенно если они будут источником питания для какого-то там электромагнита...В бестопливных технологиях я вижу процветающее будущее всего человечества!
    (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • Archer

      Постоянный магнит можно себе представить как вращающиеся маховик. Он так же несет запас энергии и обладает набором уникальных свойств. Официальная наука не хочет (да и не может) внятно выяснить нам что такое магнитное поле, что такое электрической поле, что такое электричество. Ну некогда им этим заниматься, им нужно защищать ОТО от нападок нашей серости.

      • felixl

        Вот я вчера как раз вернулся с секретного заседания ученых-заговорщиков. Там, помимо вопросов замалчивания волшебного происхождения магнетизма, обсуждали как понадежнее скрыть от "продвинутых читателей википедии" всемирный жидомасонский заговор, заговор лингвистов против первородности русского языка, заговор экономистов против заработков в интернете и международную конвенцию нормальных девушек против инфантильных балбесов. Могу послать слайды. Скандалы, интриги, расследования.

  11. Аноним

    Если уже говорить про магнитное поле, если заставить космический аппарат использовать магнитное поле других тел, звёзд и планет то есть от талкиваться или же притягиватся к ним или от них тогда можно было куда то сдвинуться! Я не физик, но если по разу ждать!)) (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  12. zzz7

    Вопрос сильно запутан и потому на первый взгляд усложнён на столько ,что наша аудитория дискутирует.
    Между тем,если кто и не знает то интуитивно чувствует ,что невозможно самого себя приподнять за волосы,шкирку итп))- мужи древности ,в который раз убеждаешься,насколько были мудрее...Арихимед изрёк: Дайте мне точку опоры и я сдвину Землю!
    В статье ни слова об этой самой точке опоры(неважно чем или как к ней приложиться))
    Или я не внимательно читал? (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  13. zzz7

    Далее-от сэра Ньютона известно,что два тела захваченные притяжением будут вращаться вокруг общего центра масс(так открывают астрономы экзопланеты)...-гаверное этот гудвин тут и фантазировал ,недомыслив свой двигатель с эксцентричным магнитом итд (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  14. rikudo_senin

    Чему вас только учили в школе. Как не промазать в пилоту????

  15. rikudo_senin

    Пилотку- дырку-в а г и н Ууу?

  16. mik scerscen

    юбилейный версия 2.0

  17. Guru

    А с чего собственно говоря все взяли, что магнит будет сам от себя отталкиваться? Это реально бред. Для реализации данной затеи необходимо создать своего рода поляризацию волн, испускаемых при колебании магнита, а затем когерентно направить их в одном направлении. Получится такая же модель, как теоретическая модель солнечного паруса (кто не знает погуглите), только источник излучения будет находится на самом аппарате, тем самым устранив одну из проблем солнечного паруса-удаление от источника излучения. Но с другой стороны легче сказать, что это бред и очередной распил, чем подумать своими мозгами.

  18. felixl

    Ура, найден источник данной "научной сенсации": science.howstuffworks.com/electromagnetic-propulsion.htm
    Что характерно - тамошние англоязычные комментаторы не менее дремучи, чем русскоязычные тут.

    А вот участники той давней конференции сразу указали на отсутствие теоретической базы и игнорирование закона сохранения импульса:
    {{{
    AIAA-2001-3653, Dave Goodwin (DOE)

    Goodwin presented a proposal for an experimental proof of concept of an inertial drive propulsion system that does not use propellant. The proposed system would use a pulsed magnetic field approach, created by
    switching 9000V, 30A power at a 400KHz rep rate, with a 100ns rise time, and would apply said power form to a metal plate. The goal was for 1um of movement during each pulse. Design details were vague. There was no explanation of momentum non-conservation. The theory behind the drive was left unstated. The project is apparently in development with un-named persons from Boeing's "Phantom Works" (our marketing arm) and is not currently funded. The reception was skeptical when details were not forthcoming.

    RESULTS: Experimental - TBD, proposal only
    }}}
    Источник: www.integrityresearchinstitute.org/Propulsion/JPCReport.htm

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.