Проект Валькирия

«Валькирия » — теоретический космический корабль, разработанный Чарльзом Пеллегрино и Джимом Пауэллом (физиком из Брукхейвенской национальной лаборатории ). «Валькирия» теоретически способна разгоняться до 92% скорости света, а затем замедляться, перенося небольшой человеческий экипаж в другую звездную систему. ^[1]

Дизайн

Высокие характеристики Valkyrie обусловлены ее инновационным дизайном. Вместо твердого космического корабля с ракетой сзади, «Валькирия» больше похожа на поезд канатной дороги , где помещения для экипажа, топливные баки, радиационная защита и другие жизненно важные компоненты перемещаются между передними и кормовыми двигателями на длинных тросах. Это значительно снижает массу корабля, поскольку ему больше не нужны тяжелые элементы конструкции и радиационная защита. Это значительное преимущество, поскольку в ракете каждый дополнительный килограмм полезной нагрузки (сухой массы) потребует соответствующего дополнительного количества топлива или топлива.

Модуль экипажа «Валькирии» будет располагаться на расстоянии 10 километров за двигателем. Небольшой вольфрамовый экран толщиной 20 см будет висеть в 100 метрах позади двигателя, чтобы защитить следующий модуль экипажа от вредного излучения. ^[2] Топливный бак может быть размещен между модулем экипажа и двигателем для его дополнительной защиты. На заднем конце корабля будет располагаться второй двигатель, который будет использовать корабль для замедления. Передний двигатель и бак, в котором находится запас топлива, можно выбросить за борт перед замедлением, чтобы снизить расход топлива. ^[1] Тросовая система требует, чтобы элементы корабля перемещались «вверх» или «вниз» по тросам в зависимости от направления полета.

Двигатели

Первоначально двигатель «Валькирии» работал за счет использования небольших количеств антивещества для инициирования чрезвычайно энергичной реакции термоядерного синтеза. Магнитная катушка улавливает продукты этой реакции, выбрасывая их со скоростью 12–20% скорости света (35 000–60 000 км/с). Когда космический корабль приближается к скорости 20% от скорости света, в двигатели подается больше антивещества, пока он не переключится на аннигиляцию чистой материи-антиматерии. ^[2] Он будет использовать этот режим для ускорения оставшейся части пути до 0,92 с. По оценкам Пеллегрино, кораблю потребуется 100 тонн материи и антиматерии, чтобы достичь температуры 0,1-0,2c, с неопределенным избытком материи, чтобы гарантировать эффективное использование антиматерии. Чтобы достичь скорости 0,92 с и затем замедлиться, «Валькирии» потребуется соотношение масс 22 (или 2200 тонн топлива для 100-тонного космического корабля). ^[1]

На таких высоких скоростях падающие обломки будут представлять собой серьезную опасность. При ускорении «Валькирия» использует устройство, сочетающее в себе функции защиты от частиц и радиатора капель жидкости . Отходящее тепло сбрасывается в капли жидкости, которые выбрасываются перед кораблем. По мере того, как корабль ускоряется, капли (теперь уже остывшие) эффективно падают обратно в корабль, поэтому система выполняет самопереработку. Во время торможения корабль будет защищен ультратонкими зонтичными щитами, дополненными пылезащитным щитом, возможно, изготовленным из измельченных частей выброшенной первой ступени. ^[1]

Критика

Главный вопрос осуществимости Валькирии ^{[ нужна ссылка ]} (или для любого привода луча антивещества) заключается в потребности в тоннах топлива из антивещества. Антивещество не может быть произведено с эффективностью более 50% (то есть для производства одного грамма антивещества требуется вдвое больше энергии, чем вы получили бы от аннигиляции этого грамма граммом материи). Поскольку полкило антивещества даст 9×10 ¹⁶ J если аннигилировать с равным количеством материи, ^[3] это быстро приводит к огромным потребностям в энергии для его производства. Для производства 50 тонн антивещества «Валькирии» потребуется 1,8×10 ²² Дж. Это такое же количество энергии, которое в настоящее время использует все человечество примерно за сорок лет.

Эту проблему можно решить, создав поистине огромную электростанцию для фабрики антиматерии, вероятно, в виде огромного массива солнечных панелей общей площадью в миллионы квадратных километров или множества термоядерных реакторов . Альтернативно, гибридный двигатель антивещества и синтеза, который «Валькирия» использует для ускорения до 0,2 с , потребует гораздо меньше антивещества и при скорости истечения 30–60 000 км·с. ⁻¹, по-прежнему выгодно отличается от конкурирующих двигателей, таких как импульсный двигатель с инерционным удержанием, используемый в проектах «Дедал» или «Орион» . Легкая конструкция «Валькирии» также может быть применена к широкому спектру космических аппаратов.

При использовании тросов жесткость между элементами корабля и двигателями отсутствует. Без активного ускорения или тяги для натягивания и распрямления тросов малейший дисбаланс, избыточная сила или перемещение элементов корабля в различные полетные схемы создают опасность столкновения элементов корабля с двигателями. Поскольку длительный космический полет на межзвездных скоростях вызывает эрозию из-за столкновений с частицами, газом, пылью и микрометеоритами, тросы являются буквально спасательными кругами. ^[4]^[5] Изменение курса или поворот корабля требует изменения положения или выравнивания каждого элемента корабля и, предположительно, при этом потребляется больше топлива.

Поскольку жидкокапельные радиаторы (LDR) развернуты по другую сторону от двигательной установки и основного корпуса, капли и коллекторы подвергаются воздействию другой половины тепловой энергии гамма-излучения в результате аннигиляции антиматерии. Если общая площадь коллекторов превышает радиационную защиту, LDR будет служить для охлаждения самого себя, а не для защиты основных компонентов корабля. ^[6]

Пустяки

Внешне похожий шаттл SSTO показан в фильме «Аватар» . ^[7]

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Звёздный корабль антивещества Валькирия» . Атомные ракеты: медленнее света . 19 декабря 2009 года. Архивировано из оригинала 29 мая 2010 года . Проверено 9 марта 2008 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Космический корабль «Валькирия» — следующий гигантский скачок?» . Отредактированная запись в руководстве . Би-би-си . 8 августа 2006 г.
^ «Эквивалентность массы и энергии» . Стэнфордская энциклопедия философии . 12 сентября 2001 г.
^ Космические тросы: критерии проектирования. Архивировано 23 сентября 2015 г. в Техническом меморандуме НАСА № 108537 Wayback Machine , июль 1997 г.
↑ Туда и обратно: Руководство для непрофессионалов по сверхнадежности межзвездных миссий. Архивировано 8 мая 2014 г. в Wayback Machine Генри Гарретта, 30 июля 2012 г.
^ Андерсон, Руперт В. (28 марта 2015 г.). Космический сборник: Межзвездные путешествия . Лулу.com. ISBN 9781329022027 .
^ «Технология космического корабля в «Аватаре» — это конструкция ракеты «Валькирия» на антиматерии» . nextbigfuture.com. 26 января 2010 г.

Внешние ссылки

Запись в отредактированном руководстве Valkyrie (BBC.com)
Валькирия. Архивировано 29 мая 2010 г. в Wayback Machine в Atomic Rockets.

[AtomicRocket-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Звёздный корабль антивещества Валькирия» . Атомные ракеты: медленнее света . 19 декабря 2009 года. Архивировано из оригинала 29 мая 2010 года . Проверено 9 марта 2008 г.

[BBC-2] Jump up to: ^а ^б «Космический корабль «Валькирия» — следующий гигантский скачок?» . Отредактированная запись в руководстве . Би-би-си . 8 августа 2006 г.

[3] «Эквивалентность массы и энергии» . Стэнфордская энциклопедия философии . 12 сентября 2001 г.

[NASA-tm108537-4] Космические тросы: критерии проектирования. Архивировано 23 сентября 2015 г. в Техническом меморандуме НАСА № 108537 Wayback Machine , июль 1997 г.

[HGarrett-5] Туда и обратно: Руководство для непрофессионалов по сверхнадежности межзвездных миссий. Архивировано 8 мая 2014 г. в Wayback Machine Генри Гарретта, 30 июля 2012 г.

[6] Андерсон, Руперт В. (28 марта 2015 г.). Космический сборник: Межзвездные путешествия . Лулу.com. ISBN 9781329022027 .

[7] «Технология космического корабля в «Аватаре» — это конструкция ракеты «Валькирия» на антиматерии» . nextbigfuture.com. 26 января 2010 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]