Обсуждение космических программ
9,334,918
41,735
|
osankin ( Слушатель ) |
| 27 окт 2023 15:46:25 |
Немецкий физик предложил новую концепцию ракетного двигателя
новая дискуссия Новость 2.158
Немецкий физик предложил новую концепцию ракетного двигателя
Доцент Лейденского университета и член правления швейцарского разработчика квантовых технологий Terra Quantum AG Флориан Нойкарт предложил идею нового космического двигателя, который будет сочетать в себе принципы ионного и термоядерного РД. Статья, где он излагает суть нового подхода и его преимущества, в настоящий момент проходит рецензирование перед официальной публикацией.
Предел возможностей химических ракетных двигателей практически достигнут, поэтому главные космические державы уже давно уделяют внимание разработкам альтернативных технологий. Прежде всего, это ядерные двигатели (главный минус которых — радиационная опасность) и ионные (которые очень экономичны, но уж слишком неторопливы).
Самым перспективным направлением потенциально являются термоядерные двигатели, которые в далеком будущем, возможно, смогут разогнать корабли даже до релятивистских скоростей. Но на пути их создания лежит несколько пока что неразрешенных наукой проблем, главная из которых — контролируемый термоядерный синтез.
Нойкарт же предложил идею, которая соединяет в себе качества всех трех основных концепций. Она получила название Двигатель магнитно-плазменного синтеза, или MFPD (Magnetic Fusion Plasma Drive). Данная установка должна использовать управляемые реакции ядерного синтеза (прежде всего, водорода и гелия) в качестве основного источника энергии как для тяги, так и для выработки электроэнергии.
«Плазма, образующаяся в результате реакций термоядерного синтеза, удерживается и управляется с помощью магнитных полей, обеспечивая контролируемое выделение энергии и ее направленность. Одновременно концепция MFPD предусматривает возможность преобразования части энергии термоядерного синтеза в электроэнергию для поддержания бортовых систем и, возможно, системы управления реакцией космического корабля», — поясняет физик.
Разработку своей концепции Нойкарт начал с рассмотрения дейтерий-тритиевых реакций синтеза как наиболее изученных. Но «конечной целью» MFPD станет использование нейтронного синтеза, при котором энергия будет высвобождаться в форме заряженных частиц (обычно протонов или альфа-частиц), тем самым значительно снижая уровень производимого нейтронного излучения.
Благодаря огромной скорости выбрасываемого вещества такой двигатель будет иметь очень высокий удельный импульс, а значит, и внушительную тягу. Благодаря особенностям термоядерного топлива (прежде всего, его компактности) MFPD будет исключительно экономичен, малоразмерен и отлично приспособлен к большинству задач, которые встанут во время космического полета.
Кроме того, он будет гораздо безопаснее большинства альтернатив. В сравнении с ядерным РД он будет иметь гораздо более низкий уровень радиоактивности, а мощное магнитное поле позволит защищать экипаж от космических излучений. А самое главное — сокращение времени полета в разы радикально уменьшит вред для организмов космонавтов.
Главная проблема в том, что управляемые термоядерные реакции все еще остаются лишь планом на будущее (можно вспомнить так называемую «постоянную Капицы»: «До запуска термоядерного реактора остается 30 лет. Всегда!»). Тем не менее, на Земле исследователи добились значительного прогресса в развитии технологий магнитного и инерционного удержания. А значит, надежда на реализацию прорывных технологий космического полета есть, и немалая.
«Хотя путь к реализации концепции MFPD, несомненно, будет сопряжен с трудностями и научными препятствиями, потенциальная отдача колоссальна. Достижение надежного, эффективного термоядерного двигателя может переопределить границы достижимых целей, подтолкнув человечество к новой эре исследований и понимания космоса», — резюмировал физик.
Доцент Лейденского университета и член правления швейцарского разработчика квантовых технологий Terra Quantum AG Флориан Нойкарт предложил идею нового космического двигателя, который будет сочетать в себе принципы ионного и термоядерного РД. Статья, где он излагает суть нового подхода и его преимущества, в настоящий момент проходит рецензирование перед официальной публикацией.
Предел возможностей химических ракетных двигателей практически достигнут, поэтому главные космические державы уже давно уделяют внимание разработкам альтернативных технологий. Прежде всего, это ядерные двигатели (главный минус которых — радиационная опасность) и ионные (которые очень экономичны, но уж слишком неторопливы).
Самым перспективным направлением потенциально являются термоядерные двигатели, которые в далеком будущем, возможно, смогут разогнать корабли даже до релятивистских скоростей. Но на пути их создания лежит несколько пока что неразрешенных наукой проблем, главная из которых — контролируемый термоядерный синтез.
Нойкарт же предложил идею, которая соединяет в себе качества всех трех основных концепций. Она получила название Двигатель магнитно-плазменного синтеза, или MFPD (Magnetic Fusion Plasma Drive). Данная установка должна использовать управляемые реакции ядерного синтеза (прежде всего, водорода и гелия) в качестве основного источника энергии как для тяги, так и для выработки электроэнергии.
«Плазма, образующаяся в результате реакций термоядерного синтеза, удерживается и управляется с помощью магнитных полей, обеспечивая контролируемое выделение энергии и ее направленность. Одновременно концепция MFPD предусматривает возможность преобразования части энергии термоядерного синтеза в электроэнергию для поддержания бортовых систем и, возможно, системы управления реакцией космического корабля», — поясняет физик.
Разработку своей концепции Нойкарт начал с рассмотрения дейтерий-тритиевых реакций синтеза как наиболее изученных. Но «конечной целью» MFPD станет использование нейтронного синтеза, при котором энергия будет высвобождаться в форме заряженных частиц (обычно протонов или альфа-частиц), тем самым значительно снижая уровень производимого нейтронного излучения.
Благодаря огромной скорости выбрасываемого вещества такой двигатель будет иметь очень высокий удельный импульс, а значит, и внушительную тягу. Благодаря особенностям термоядерного топлива (прежде всего, его компактности) MFPD будет исключительно экономичен, малоразмерен и отлично приспособлен к большинству задач, которые встанут во время космического полета.
Кроме того, он будет гораздо безопаснее большинства альтернатив. В сравнении с ядерным РД он будет иметь гораздо более низкий уровень радиоактивности, а мощное магнитное поле позволит защищать экипаж от космических излучений. А самое главное — сокращение времени полета в разы радикально уменьшит вред для организмов космонавтов.
Главная проблема в том, что управляемые термоядерные реакции все еще остаются лишь планом на будущее (можно вспомнить так называемую «постоянную Капицы»: «До запуска термоядерного реактора остается 30 лет. Всегда!»). Тем не менее, на Земле исследователи добились значительного прогресса в развитии технологий магнитного и инерционного удержания. А значит, надежда на реализацию прорывных технологий космического полета есть, и немалая.
«Хотя путь к реализации концепции MFPD, несомненно, будет сопряжен с трудностями и научными препятствиями, потенциальная отдача колоссальна. Достижение надежного, эффективного термоядерного двигателя может переопределить границы достижимых целей, подтолкнув человечество к новой эре исследований и понимания космоса», — резюмировал физик.
ОТВЕТЫ (35)
|
Системник ( Слушатель ) |
| 27 окт 2023 16:02:45 |
Цитата: osankin от 27.10.2023 15:46:25
О! Теперь и швейцарцы до старой "Техника Молодёжи" добрались.
Эта конструкция ещё в 1970х там обсуждалась.
|
|
osankin ( Слушатель ) |
| 27 окт 2023 21:13:52 |
Цитата: PYCCKuu64 от 27.10.2023 20:12:12
Звездолёт "Заря".
"Москва-Кассиопея" (1973), "Отроки во вселенной" (1975).
|
|
Д. Петров ( Слушатель ) |
| 30 окт 2023 19:00:44 |
Цитата: osankin от 27.10.2023 21:13:52
Фотонный двигатель на аннигиляции вещества.
Интересно, астрономы анализировали гамма-всплески на возможное попадание Земли в луч от фотонных двигателей звездолетов развитых цивилизаций?
|
сапёрный танк ( Слушатель ) |
| 31 окт 2023 00:31:28 |
Цитата: Д. Петров от 30.10.2023 19:00:44
С этим двигателем в теории всё красиво. Только есть очень большая бочка дёгтя. А именно - чем и как отражать поток гаммы. Нет таких веществ, чтоб сделать зеркало.
|
l-mik ( Слушатель ) |
| 31 окт 2023 01:00:05 |
Есть такое вещество. Чёрная дыра называется. Гулять, так гулять!
Берём небольшую заряженную чёрную дыру массой с небольшой астероид, чтобы излучение Хокинга от неё было несколько терпимых гигаватт. Начинаем ей скармливать рабочее тело. При этом 6% массы излучается в виде гравитационных волн. В одну сторону они уносят импульс, а в другую сторону экранированы этой дырой. Так что в итоге ускоряемся до одной пятнадцатой скорости света. А заряд дыры нужен чтобы прицепиться к ней.
А вы про фотонный звездолёт... Паровоз он.
|
|
plazma ( Слушатель ) |
| 31 окт 2023 12:21:52 |
Как и нет веществ для отражения рентгеновского излучения.
А вот зеркала есть! И световоды (правильнее рентгеноводы), и оптика есть.
А всё потому что физики использовали бекдор - полное отражение на границе плотности под определённым углом. Угол для рентгена мал, но реален.
Думаю до гаммы тоже доберутся как появится реальная надобность.
|
|
basilevs ( Слушатель ) |
| 31 окт 2023 12:48:00 |
Цитата: plazma от 31.10.2023 12:21:52
Надобность давно есть - защита от этой самой гаммы. И в космосе, и на Земле. Но вот зеркал для неё пока нет.
|
|
ДмитрийА ( Слушатель ) |
| 31 окт 2023 11:11:16 |
Цитата: Д. Петров от 30.10.2023 19:00:44
Вообще-то один сумасшедший товарищ с форума http://fai.org.ru/forum/ высказал сумасшедшую гипотезу о том, что наблюдаемые нами квазары - это на самом деле зеркала релятивистских звездолётов, удаляющихся от Земли. А наблюдаемые нами чёрные дыры - это наоборот, релятивистские околосветовые звездолёты, летящие в направлении к нам. В смысле, межзвёздные полёты сверхцивилизаций происходят, просто мы не умеем увидеть их признаки.
|
|
Хитрый_Лис ( Слушатель ) |
| 27 окт 2023 16:08:49 |
О как. Очередной жулик-плагиатор. Данная концепция предлагалась еще в СССР. И это даже в ТМ публиковалось. Ессно, что в то время все это было нереализуемо (да и сейчас пока тоже), но частично что-то пошло в работу, типа МГД генератора и т.д.
|
|
Фёдор144 ( Слушатель ) |
| 27 окт 2023 16:43:38 |
Цитата: osankin от 27.10.2023 15:46:25
в принципе именно это направление может дать реальный шанс на откза от жрд ... в будущем ... только насчет компактности он несколько погорячился ...
двигатель на 800 тонн тяги будет иметь тепловую мощность примерно 0,8-1 гигаватт ... маленьким он не будет точно ... если ориентироваться на ITER ... т.е. даже не среднесрочная перспектива ...
чисто имхо ... нужно отрабатывать надежность и безопасность, наращивать ресурс и снижать послеполетное обслуживание жрд многоразовых ракетных систем ... желательно до уровня авиационной техники ...
|
|
DMAN ( Слушатель ) |
| 30 окт 2023 11:01:43 |
Цитата: rat1111 от 30.10.2023 01:18:14
Не совсем. На фото выделен двухкамерный ЖРД.
Летает уже более 50 лет. Никто не жалуется.
И да из бортовой живописи. В советской традиции было
рисовать кота с большими причандалами на ракетах которые
использовались в реальных пусках. Такие красненькие.
Интересно на 404 сейчас тоже коты летают?
|
|
Matey ( Слушатель ) |
| 30 окт 2023 11:52:52 |
Цитата: DMAN от 30.10.2023 11:01:43
Цитата: DMAN от 30.10.2023 11:01:43
Это было распространенной практикой в 1960-х годах, и она продолжалась до 1980-х годов. Коты были предназначены для того, чтобы вызвать смех или успокаивать беспокойство.
|
|
Фёдор144 ( Слушатель ) |
| 30 окт 2023 11:50:40 |
Цитата: rat1111 от 30.10.2023 01:18:14
я писал об эксплуатационных характеристиках ракетных жрд в сравнении с эксплуатационными характеристиками авиационной техники ... двигателей например, но не только ... а не о применении жрд в авиации ...
|
|
l-mik ( Слушатель ) |
| 27 окт 2023 19:29:13 |
Цитата: GeorgV от 27.10.2023 19:05:37
Справедливости ради, термоядерный реактор и двигатель - разные вещи. Термоядерный двигатель проще построить, его и сейчас уже можно было бы, по отдельности всё уже получалось.
Какая главная проблема термоядерного реактора? Утечка плазмы. А что такое термоядерный двигатель? Реактор с утечкой плазмы через сопло.
Так как речь о космосе, то не нужны стенки реактора, системы создания вакуума, охлаждающая система нужна только для магнитов, их и защищать от нейтронов нужно. Но вес всё равно под тысячу тонн получается.
А в статье вода одна: Если у нас есть термоядерный двигатель, то как же хорошо будет!
Каких то новых схем там не предлагается.
|
nexos ( Слушатель ) |
| 27 окт 2023 22:25:01 |
Цитата: osankin от 27.10.2023 21:16:06
Оригинал по двум последовательным ссылкам.
Двадцать страниц разливной воды с цитированием фрагментов учебников общей физики для младших курсов.
|
GeorgV ( Слушатель ) |
| 27 окт 2023 23:06:57 |
Цитата: l-mik от 27.10.2023 19:29:13
Так ведь нету ни двигателя, ни реактора. Ни возможностей собрать все это, и вывести на орбиту. Ничего, кроме реферата от доцента.
|
|
Хитрый_Лис ( Слушатель ) |
| 28 окт 2023 01:49:29 |
Цитата: l-mik от 27.10.2023 19:29:13
Вот вот. Главная проблема это сброс тепла. А то, до сих пор, большинство народа уверено, что в космосе холодно.
Забывая при этом, что вакуум лучший изолятор, а излучением много не сбросишь.
|
small__virus ( Слушатель ) |
| 28 окт 2023 12:26:29 |
Цитата: l-mik от 27.10.2023 19:29:13
1. Второй по значимости из нюансов - энергия на удержание плазмы. ИТЕР не просто так затеяли.
2. Плазма крутится по тору тоже не просто так. Нужно время на реакцию. Точнее не так. Время, что бы атомы столкнулись и прореагировали посреди, по сути (условно), почти вакуума. И как разделить ту плазму, что надо сбросить и тот газ, что подают?...
3. Вообще-то есть.
Правда, пока разрабатывается на уровне экспериментальной установки, даже не реактора.
Идея в том, что бы использовать нейтроны. Скажем, пулять ими в уран 238, получая ту самую энергию.
4. Но самая большая проблема - отвод тепла в космосе. Это даже не проблема - ПРОБЛЕМИЩЕ. А в термояде его (тепла) дофигища....
|
|
l-mik ( Слушатель ) |
| 28 окт 2023 13:32:47 |
Для космических термоядерных двигателей не рассматривают токамаки. Для них подходят открытые линейные ловушки.
Смотрим институт им Будкера, установка Смола и другие. В линейных ловушках плотности плазмы в 4-10 раз лучше чем токамаках и конструкция проще. Это позволяет жечь не только дейтерий с тритием, но и дейтерий-дейтерий, дейтерий -гелий три и даже в перспективе протон бор 11.
Это или почти безнейтронные реакции или совсем безнейтронные.
https://ria-ru.turbo…01959.html
https://inp.nsk.su/p…ovke-smola
И вот хороший обзор 5 летней давности:
https://aftershock.news/?q=node/602899
|
|
Фёдор144 ( Слушатель ) |
| 28 окт 2023 16:24:26 |
подобный двигатель потребует много рабочего тела ... раза в 3 раз меньше, чем жрд, но существенно больше, чем ионники и прочие эрд ...
рабочее тело скорее всего водород ... так что вопрос охлаждения двигателя не стоит так остро ...
|
|
caSmith ( Слушатель ) |
| 28 окт 2023 22:18:37 |
Цитата: Фёдор144 от 28.10.2023 16:24:26
Если такое сделают, то лет через двести. Что вообще очень сомнительно. Ну и?
|
|
Фёдор144 ( Слушатель ) |
| 29 окт 2023 01:13:23 |
Цитата: caSmith от 28.10.2023 22:18:37
после ньютона прошло уже 300 лет, а яблоко как тогда падало вниз, так и сейчас ... тоже с термодинамикой и теплопередачей ...
|
|
caSmith ( Слушатель ) |
| 29 окт 2023 07:39:50 |
Цитата: Фёдор144 от 29.10.2023 01:13:23
Да, но причина падения кардинально изменилась
Цитата: Фёдор144 от 29.10.2023 01:13:23
То же самое, что и с яблоком.
Но это здесь off top, никак не коррелирующий с реальными космическими программами. 200 лет, не меньше, и то при условии вообще хоть какой-то необходимости в таком двигателе.
|
|
ЮрийР ( Слушатель ) |
| 29 окт 2023 17:19:41 |
Цитата: Фёдор144 от 29.10.2023 01:13:23
Открытый плазменный/термоядерный контур как основа для высокоэффективного двигателя орбитального вполне может состоятся - не нужно требовать только что бы тяги на выход из атмосферы хватило. Все остальное - вполне в пределах возможного если рассматривать в комплекте с атомным реактором