Magnetisk Space Sail

on 29 December 2012.

I dag kan du skabe rum sejl, der modtager næsten alle typer af solstråling. Dette vil i et par dage til at nå de fjerneste planeter i solsystemet uden at spilde energi og luftbårne stoffer.


     Forfatter af artiklen kun omhandler kendte og verificerede data. Og, naturligvis undervurderer effekten. Optag resultater (dostizhimye!) bedøvelse!.

 

     Problemet med anvendelse af sollys til fremstilling af tryk, for eksempel er rumfartøjer i lang tid, kan løses meget langsomt og ikke rosenrøde perspektiver.


 

 

Momentum udveksling mellem den massive krop og fysikkens love foton giver en ubetydelig ændring i dynamikken i den massive krop. Massive krop - et spejl.


Reduktion af massen af ​​spejlet, skabelse af tynd-film strukturer er næsten meningsløs, da de enten er ødelagt, ødelagt af kosmisk stråling eller forbundet til en massiv krop-satellit, der ophæver alle forsøg på at reducere massen af ​​spejlet.

I øjeblikket er der brugen af ​​solenergi sejl til orientering systemer rumfartøj "Mariner". Det er det.

Imens at analysere nogle af de fakta, som giver håb.

Tails af kometer. Ifølge klassificeringen af ​​F. Bredikhina haler af kometer Io type (lige) har frastødende kraft er 1000 gange større end den kraft af gravitationel tiltrækning. Tails af denne type består af lette ioniserede gasser - H, He, han (6, s.63).

Satellite "Echo", der blev lanceret af amerikanerne i 1960, udgivet en ballon fyldt med natrium damp at bestemme orbital elementer i Jorden. Satellitten vil vare flere år. Efter stigningen i solaktiviteten satellit ophørt med at eksistere. Den samme skæbne overgik laboratoriet "Skylab" (7, s.170).

Under operationen har den "Argus" Amerikanerne er blevet udarbejdet tre atomeksplosion i en højde på 480 km i det sydlige Atlanterhav under eksperimentet "Starfish" atomeksplosion blev udført i Stillehavet.

Målingerne viste, at det resulterende ioniserede lag findes i måneder eller endda år. Ladede partikler gentagne gange reflekteres fra polare magnetiske kondensationer drift i bredde, hældes i nordlys, mister energi, men klart observeret i alle dimensioner i lang tid (7, s.122). Documentary rekord!

Det magnetiske felt er en effektiv fokusering indretning til ladede partikler. Desuden kan den anvendes til at opfange de ladede partikler i rummet for at udnytte ressourcerne nebortovyh masse og energi.

For eksempel giver spolen diameter på 40 meter ved hjælp af beryllium som superleder en effektiv diameter af partiklen indfangning på 1000 km ved en hastighed af skibet 100 km / sek. Interplanetariske medium density 10-17 kg/m3 (3, s. 152).

Antallet af ioner i det interplanetariske medium det laveste skoen

    5 cm-3 = 5*106 m-3.

Under soludbrud eller forstyrrelser øger antallet af ioner i 100 ... 1000 eller mere.

Ion hastighed er typisk 400 km / sek i udbrud - 1000 ... 2000 km / sek. (5, s.. 8), (7, s.. 96), (8, s.. 176).

Hvis lysstyrke solen synlig næsten konstant (solar konstant er 1353 W/m2), i det ultraviolette, radio,. Røntgen og gammastråling effektspektrum intervaller i de titusinder af gange, afhængigt af Solens aktivitet (9)

Solar radio bursts er varierede og til tider overstige den termiske stråling fra solen er en million gange! (1).

Pres, der producerer solens stråler på Jordens overflade på en klar dag

f=4х10-6 N/м2.

Under udbrud af Solen gå, undtagen stråling og blodlegemer, chokbølger. De har også bære nogle momentum og energi, som kan være en væsentlig del af det samlede bidrag.

 Desuden er Solen ved opblussen en strøm af højenergi-partikler (op til 100 MeV), som har en stor indflydelse på Jordens magnetosfære.

 Drage konklusioner. Fra solen er den stråling flux blodlegemer og chokbølger.

 Interplanetariske medium, som primært består af hydrogen, er uundgåeligt udsat for stråling fra solen og bevæger sig, blæst ud af solsystemet. Det magnetiske felt er perfekt indfanger de ladede partikler, men giver fotoner og neutrale (normalt brint og helium).

 Q: Når magnetfeltet vil fange fotoner og neutrale?

 Svar: når det bliver en magnetosfære, hvor den fyldte et stort antal ioner, let ioniseres af solstråling. Det er, at skabe et kraftigt magnetfelt og fyld den kunstigt io
ner, får vi ganske effektiv spejl for alle typer af stråling.

Du kan oprette et gravitationsfelt, således at som en komet, hold, i det mindste delvist, spredning atmosfære, men i dag for vores jordiske fartøjer (enheder) er urealistisk.

Du kan oprette et elektrisk felt (for eksempel akkumuleret afgifterne på satellitten). Men fra det ydre rum uundgåeligt vil tiltrække partikler med modsat fortegn, og det vil føre til screening, kraftigt reducere rækkevidde af interaktionen af ​​afgiften på satellitten med andre ladede partikler i rummet. Det er værd at huske, at der uden kondensator (at en sådan konstruktion vil modellere afgift på satellitten) af feltet behøver ikke at give afkald på brugen af ​​denne metode til udsættelse for solvinden.

Derfor er det bedre at foretrække magnetfeltet.

Der er ikke et enkelt stof, som på en måde reagerede ikke på det magnetiske felt: diamagnetisk skubbet, trukket ind i paramagnetiske region højeste feltstyrke. Derfor skal du ikke engang ioniserende og kolliderer med andre partikler, vil neutrale interagere med en magnetisk sejl og videregive nogle af deres momentum (selvom selvfølgelig en meget lille del).

Du kan tegne omridset af rummet sejl, der vil acceptere alle former for stråling.

Kun det magnetiske felt!

Tro på, at protonen kan holde i 100 år i den magnetosfære (2 god ting-sovjetiske encyklopædi!).

Det ville være så udmattet og lav temperatur plasma, opbevaring ikke er et problem.

Det magnetiske felt skabes bedst ved hjælp af superledere, vil energitabet vil være minimal.

Du kan være i rekord på 1000 km diameter greb, som i eksemplet i Burdakova (Rockets i fremtiden), men vi vil tage 200 km, bevidst at underdrive effekt, fordi den hårde kosmiske stråling kan ødelægge overstrung superleder, hvilke kræfter begrænse den maksimale strøm. Problemet med at beskytte og forøge vægten af ​​det superledende struktur modsiger behovet for at have en minimal masse accelererer kroppen (især da der er sådan en ting som nedbrydning svehprodvodnikov. Derfor beskeden, beskedne!).

Med en radius af 100 km den indesluttede magnetfelt plads, fange område  3,14*1010 m2. Ved 100 000 kilogram skib vægt per kvadratmeter capture vil forekomme, da ordren på 0,3 × 10-5 kg, langt højere end de bedste resultater i udviklingen af ​​rummet sejl, overvejer spejl kombineret med alle de nyttige masse følgesvend. Desuden magnetiske sejl kræver gårde eller andre strukturer og materialer.

For at fange ionerne og neutrale at udfylde eventuelle magnetosfære let ioniserbar stof. Måske brugen af ​​tilsætningsstoffer, såsom tungmetaller dampe i en foreløbig fyldning af magnetosfære (4, s.. 112), men efter min mening, er det nødvendigt at fylde den magnetosfære af en blanding af stoffer, som paramagnetiske og diamagnetisk, som stabiliserer magnetosfære som helhed. Neutraliserede paramagnetics vil have en tendens til at akkumulere i det område af den maksimale koncentration af det magnetiske felt (dvs. aksen af ​​spolen), vil neutraliserede diamagnetics have en tendens til forskydning af det magnetiske felt. Den gennemsnitlige frie vej af disse partikler er meget mindre end radius af det bestrøgne (den region af det magnetiske felt) område - det interplanetariske medium densitet fra 10-17 kg/m3, i magnetosfære er også muligt at forøge tætheden i hundreder og tusinder af gange. Neutrale partikler vil uundgåeligt blive konfronteret med flere ioner med neutrale allerede i arbejdstiden volumen, udsættes for, for solstråling, kosmisk stråling, og vil formere igen ioner. Derfor ioniserende en bane adlyder derefter det magnetiske felt, hydrogen, helium og andre neutrale tendens til at være langvarig retention i det magnetiske felt (2).

Vælge legkoioniziruemogo sollys fyldstof er et problem. Men dette spørgsmål har længe været løst! Til elementer som giver indtryk af photoemission (eller termoemisii) anvendelse bariumoxid, cæsium, etc., ved hvilken arbejdsfunktionen er meget mindre end den for hydrogen og helium. Disse stoffer er ioniseret selv infrarød!

  Hvis Jordens magnetosfære var fyldt med sådanne stoffer, vil temperaturen på overfladen ikke er steget til det nuværende niveau. Og disse materialer anvendes nu i raket eksperimenter for at studere Jordens magnetosfære.

En ladet partikel, der bevæger magnetfelt vil få spinning vind rundt på højspændingsledning af feltet, for at gå til den ene pol, der reflekteres fra de magnetiske klynger og flyve til den anden pol (som gentages millioner af gange.) Samspillet mellem forskellige partikler giver en samlet stabilisering af magnetosfære.

       Virkningsmekanismen er, at den magnetiske spejl.

Byggede miljø (filler) er ioniseret af solens stråling, neutrale interagerer meget svagt med magnetisk felt, men blev udlejet som fyldstof (som det kan bruges et par af alkalimetaller) og gav ham hans puls, og derefter ofte spredt, delvis ioniseret, fanget magnetosfære. Alle ioner og neutrale er tilsluttet (som kunstigt indført i magnetosfære, og som kommer fra det interplanetariske medium) er foton sejl. Rekombination, ionisering, excitation, stripping, ladning, kollisioner sker hele tiden og er i virkeligheden,. Mekanismen for overførsel af pulsen og "solvinden" i dynamikken i magnetosfære

Beregn, hvad effekten af ​​hver kilde giver trækkraft.

  Ioner.

 F=nmV2S/2,

 hvor m- masse af proton, 1,672х10-27  кг,

V- hastighed af ioner, 4х105 м/с,

 n - ionkoncentration, 5х106 м-3,

S- tværsnitsareal giver en sky af ioner og neutrale, med en radius på 100 km capture  S =3,14х1010  м2.

F=1,672 х10-27 х5х106х(4х105)2 х3,14х1010/2= 21 Newton

   Det interplanetariske medium.

 Neutrale kosmiske partikler udsættes for solstråling, ioniseret, er omfattet af de magnetiske og elektriske felter. Der er stadig ingen præcise oplysninger om frigivelse af neutrale spørgsmål om solsystemet. Den magnetosfære of the Sun, der arbejder som Jordens magnetosfære, indfanger partikler og får dem til at vende rundt de magnetiske feltlinier. Rotationen af ​​sol magnetfelt, som inducerer i interplanetare plasma EMF, yderligere komplicerer billedet. Forfatteren foreslår, at plasma hvirvler i solsystemet arbejder så hårdt, at nøjagtige optegnelser af tryk fra dem endnu til at gøre umuligt. Men selv hvis vi antager, at dette miljø vil være en plads til at forsinke fartøj, kan det forventes, at den korrekte anvendelse af nuancerne i solrigt vejr bliver en kunst snarere end blot en streng beregning. Ændring af retningen, vibrationer og rystelser, hurtig acceleration eller deceleration af vortex sejlbåd interplanetariske sag - det kunne være nogle ubehagelige øjeblikke i løbet af flyvningen, og hvilke faktorer for den forventede analyse.

 derefter F=рV2S/2

р- densitet interplanetariske medium, 10-17 кг/м3;

V-hastighed af kroppen i forhold til mediet (forudsat 100 000 m / s, hvilket er klart mere hastighed);

S-fange område, 3,14х 1010 м2;

F=10-17х1010х3,14х1010/2=1570 Newton.

Radiation.


 Vi tager presset af lys, såsom på overfladen af Jorden, så:

                          F=fS = 4х10-6х3,14х1010= 125 600 Newton.

Det er klart, at den inhiberende virkning af mediet almindeligvis kan negligeres i sammenligning med trykket af lys. Men ikke under udbrud,! Når det interplanetariske medium fejede ud af solsystemet Thrust magnetisk sejl i denne periode vil blive bestemt af denne komponent.

Thrust af trykket af lys vil ikke være (næsten) for at sænke hastigheden af ​​skibet - fordi lysets hastighed er så meget højere hastighed af skibet, som reducerer tryk på speed bare at ignorere (kan ikke gøre analysen af ​​virkeretning fra neutrale og ioner, især under soludbrud).

Endog bevidst underdrive anslåede tryk flere gange under hensyntagen til de mulige modstand af mediet, får vi forbløffende resultater. Når massen af ​​skibet 100 tons til Mars rumfartøj vil flyve i to til tre uger. Og det - ikke tager hensyn til de sol forstyrrelser, der reducerer fristen er ti gange! Hvis du forventer et udbrud, vil flyvningen tage et par timer!

  Og vægtløshed om bord ikke være, han vil flyve til acceleration! Negative langsigtede virkninger af vægtløshed på kroppen kan betragtes som almindeligt anerkendt.

Fast beregning bør ikke kun tænke på reduktionen af ​​presset på plads sejl med stigende afstand fra Solen, men også muligheden for at tage pulsen på andre former for stråling, afhængigheden af ​​typen af ​​fyldstof stang, rotation og placeringen af ​​spolen, muligheden for kunstig flash, for eksempel af en atomeksplosion osv.р.

Rumfartøjet vil se ud med jorden som en kæmpe komet, ikke overholde lovene i Kepler. Interessant nok har den menneskelige race er gentagne gange blevet observeret sådanne kometer (3, s. 124).

Rotationer af superlederen vil gerne afsløre og podzakryt sejl. Vi kan styre strømmen af ​​plasma er valgfri. Mulig vifte af muligheder for rotationer af de forskellige områder af sin akse og modtage en række forskellige værdier af trykket.

Sådan et spejl vil reagere på andre dele af solstråling spektrum - radiobølger, røntgen og gammastråler, chokbølger i sol plasma, og endda forsømmelse af disse arter ikke mindsker trykket af fantastiske funktioner i den magnetiske spejl.

Manøvrering er muligt ikke kun at solstråling (flux af partikler fordelt nonradially grund af rotationen af ​​solen og dens magnetfelt i rummet), eller rotationsvinklen spole, men også ved at oprette sin søn, såsom en atomeksplosion, i en afstand, som ville beskytte mod hård stråling men til at acceptere de grundlæggende elementer i eksplosion danner stang. Derudover kan du mætte magnetosfære på tidspunktet for eksplosion tunge ioner, som vil beskytte besætningen. Dette eliminerer afhængighed af sol vejr, gør flyvning strengt udformet og styret proces. Spørgsmål af afkastet, som Mars, vil naturligvis også blive behandlet af nukleare eksplosioner. Manøvrer i tyngdefeltet af planeten vanskeligere.

Mange lande, der ikke er atommagter, udforsker aktivt deres egne rumsatellitter. Da spredningen af ​​atomvåben er uønsket, kan atommagterne gå ud for at organisere nogle plads baserer "hop", der er af sådanne anlæg i det interplanetariske rum, som vil blive placeret og nukes, som kan påvirke flyvende nær objekter med magnetiske sejl for at ændre deres baner.

Vedtagelse af en strategi med "forventning soludbrud" eller "kontrol eksplosion" kan ikke blot reducere rækkevidden enhed snesevis af gange, men også kan reducere omkostningerne af indretningen i en tusind (eller mere!) Times.

Allerede gør en superledende spole med radius 1 ... 10 meter udgør ingen tekniske vanskeligheder. Mens effektiviteten af ​​denne udformning vil være meget stor:

-For det første, fordi det vil være muligt at øge spolestrømmen, og dermed store stykke arbejde i forhold til spolen vil falde lidt større radius;

-For det andet, forudsigelse af soludbrud og dens aktivitet er nu på et niveau på 90% sikkerhed, så du kan trygt planlægge flyvning;

-For det tredje, så en spole er let at beskytte mod kosmisk stråling;

-For det fjerde brugen af ​​atomenergi, selv i denne form det grimme, som en eksplosion, vil nu trygt slå de bedste resultater af kemiske raketter, og ikke kun til at vise tusindvis af tons nyttelast i kredsløb, men fri til at bevæge sig i solsystemet,

Og for det femte, vil vægten af ​​en sådan struktur ikke overstige vægten af ​​konventionelle enheder leveret i rummet ved kendelse ikke engang meget velhavende selskaber.

Generel note til opsamling af ladede partikler. Forfatteren bare ikke sigte er at fange partikler. Det er nok, hvis den passerer partikel vil påvirke magnetosfære, det vil sige, interagerer med det magnetiske felt, og giv ham noget af sin fremdrift, men vil ikke blive taget til fange af magnetosfære. Det er ti gange giver os mulighed for at øge den beregnede diameter og fejede tusindvis af gange for at øge arbejdstiden volumen. Men så flyvningen til Mars vil blive reduceret på alle gunstigt eksternt, og vi har skabt en kunstig faktor for timer!

Selvfølgelig skal vi huske på, at kraftig stråling flux krølle magnetosfære, hvilket reducerer den effektive capture området og interaktion med partikler og stråling. Vi ser dette i Jordens magnetosfære er tilstrækkelig tæt på overfladen mod solen, men er udvidet til en afstand, der stadig ikke målt i den modsatte retning. Men det viser sig, at selv halen strækkes bagud sådan organisation fungerer på stort set samme måde som det sejl, som er det effektive volumen af ​​sammenpresningen af ​​magnetosfære reduceres lidt. Klud hundrede meter lange (og kan være mindre, hvis du bruger bremsen lommer) i verden er som et glimrende middel til hæmning, samt en faldskærm.

Den negative side er behovet for at fjerne enheden fra Jorden til at afsløre den magnetiske sejl. Årsag: miljø allerede fanget af Jorden, så det er under deceleration for satellitten. Men det søger at anvende en superledende spole med en strøm som en bremse for at bremse satellitten inden de kommer ind i atmosfæren.


Offentliggørelse af den magnetiske sejl i kredsløb om Jorden, for at flygte fra Jordens tyngdekraft vil kun være muligt i veldefinerede punkter i banen i en grundig analyse af sol miljø.


Nuklear eksplosion produceret på Jorden (fortrinsvis ved 400 ... 800 km) kan kaste kredsende satellit med en superledende spole med en strøm i en forudbestemt retning.


Interessant nok, den nukleare eksplosion i en mine i verden, som der er en superledende spole med en strøm, spolen skal sparke i rummet, giver det en hastighed er tilstrækkelig til at undslippe Jordens tyngdekraft. Dybden af ​​minen, eksplosionen effekttæthed genereret flux, strømmen i spolen - disse faktorer vil spille en afgørende rolle. (Der er ingen måde at bruge, at skibe med mennesker - for store til at blive hurtigere).


Opret magnetospheric skærm omkring rumstationen under flyvningen til fjerne planeter vil tillade, blandt andet for at beskytte astronauter fra kosmisk stråling hårdt. Dette spørgsmål blev drøftet på én gang, men snart stilnet en eller anden måde, eller fordi de er blevet fundet ganske effektive kemiske midler for strålingsbeskyttelse, eller fordi stigningen i omkostningerne til rummet ville gøre dem mindre omkostningseffektive.Evnen til at håndtere asteroide angreb placering på asteroide med en superledende spolestrøm at ændre banen for asteroiden er også vigtigt at løse problemet. Måske vil det fjerne frygten for menneskeheden i asteroide eller komet angreb til det punkt, sund optimisme.

Endelig er et vigtigt punkt. Superleder uden magt i kredsløb vil blive skubbet som den ideelle diamagnetisk fra det magnetiske felt af Jorden, en satellit med en superledende spole, eller en anden enhed, såsom opførelsen af ​​store areal tynd film af superlederen uden strøm, vil kredse på eskalerende spiral.

"Den superleder i rummet" i dag er den mest lovende og lovende i rumforskning.

Fjernelse af teknologiske barriere for udviklingen af ​​rummet vil helt sikkert og uden meget væk at flytte til grænserne for solsystemet.

Den, der begynder at gå denne vej, vinde Cosmos, og fremtiden for Jorden - rummet. På denne måde kan kun forventes sejre.

                          Referencer:

  1. Store sovjetiske Encyclopedia. - Moskva: Soviet Encyclopedia,

       1975 -. T. 21, s.. 362.

     2. Store sovjetiske Encyclopedia. - Moskva: Soviet Encyclopedia,

         1975.-T.21, C.337.

     3. Burdakov VP Danilov Yu-Rockets fremtid.

             - M. Energoatomizdat, 1991.-176 s..

     4. Voronov GS Storm fusion fæstning. -M: Science, 1985 - 192 s....

     6.Galperin Yu nordlys magnetosfære. - M.: Viden, 1975.

s.64

6. Dagaev MI, Charugin VM Astrofysik. -M: Uddannelse 1988 - 208..

7. Casimir ES Planet in Space plazme.L. Gidrometeoizdat, 1986. 184s.

  8. Oraevskii VN plasma på Jorden og i rummet. -. Kiev Naukova Dumka, 1980 -. 203s.
      9. Northern AB, Stepanyan NN Soludbrud. -M: Viden, 1975 - 64...