خبر

  • تک بورد - مطالعه: طراحی رم جت 1960 برای سفر بین ستاره ای - یک عنصر اصلی علمی تخیلی - غیر ممکن است

    مطالعه: طراحی رم جت 1960 برای سفر بین ستاره ای - یک عنصر اصلی علمی تخیلی - غیر ممکن است


    21 روز و 11 ساعت قبل

    بسیار بعید است که حتی تمدن‌های کارداشف از نوع دوم بتوانند رمجت‌های مغناطیسی بسازند.»
    در رمان «تاو زیرو» اثر پول اندرسون در سال 1970، یک خدمه کشتی فضایی به دنبال سفر به ستاره بتا ویرجینیس به امید استعمار یک سیاره جدید هستند. روش پیشران کشتی به اصطلاح "رام جت بوسارد" بود، یک وسیله پیشران واقعی (هر چند فرضی) که یک دهه قبل توسط فیزیکدان رابرت دبلیو بوسارد پیشنهاد شده بود. اکنون، فیزیکدانان در مقاله

    رام جت اساساً یک موتور جت است که هوا را "تنفس" می کند. بهترین آنالوگ برای مکانیسم اساسی این است که از حرکت رو به جلو موتور برای فشرده سازی هوای ورودی بدون نیاز به کمپرسور استفاده می کند و موتورهای رم جت را سبک تر و ساده تر از همتایان توربوجت خود می کند. یک مخترع فرانسوی به نام رنه لورین در سال 1913 حق اختراع خود را برای مفهوم ramjet (معروف به لوله اجاق گاز پرنده) دریافت کرد، اگرچه نتوانست یک نمونه اولیه را بسازد. دو سال بعد، آلبرت فونو یک واحد رانش رام جت را برای افزایش برد پرتابه های پرتابی پیشنهاد کرد و در نهایت در سال 1932 یک حق اختراع آلمانی به او اعطا شد.

    یک رام جت اصلی دارای سه جزء است: یک ورودی هوا، یک محفظه احتراق. و یک نازل. اگزوز داغ حاصل از احتراق سوخت از طریق نازل جریان می یابد. فشار احتراق باید بیشتر از فشار در خروجی نازل باشد تا جریان ثابتی را حفظ کند، که یک موتور رم جت با کوبیدن هوای خارجی به درون محفظه احتراق با سرعت هر وسیله نقلیه ای که با آن حرکت می کند به دست می آورد. موتور. نیازی به حمل اکسیژن در هواپیما نیست. نکته منفی این است که رم جت ها تنها زمانی می توانند نیروی رانش تولید کنند که وسیله نقلیه از قبل در حال حرکت باشد، بنابراین نیاز به تیک آف کمکی با استفاده از موشک دارند. به این ترتیب، رام جت‌ها به عنوان وسیله‌ای برای شتاب، مانند موشک‌های رام جت یا افزایش برد گلوله‌های توپخانه بسیار مفید هستند.

    عملیات رام جت ساده، با اعداد ماخ جریان نشان داده شده است.بزرگنمایی / عملیات رام جت ساده، با تعداد ماخ جریان نشان داده شده است. این مفهوم ممکن است به عنوان وسیله ای برای پیشرانه بین ستاره ای اصلاح شود. فرض اساسی که در مقاله او در سال 1960 بیان شد، جمع آوری پروتون های بین ستاره ای (هیدروژن یونیزه) با استفاده از میدان های مغناطیسی عظیم به عنوان یک "قاچ اسکوپ" است. پروتون‌ها فشرده می‌شوند تا زمانی که همجوشی گرما هسته‌ای ایجاد کنند و میدان‌های مغناطیسی آن انرژی را به سمت اگزوز موشک برای تولید نیروی رانش منحرف می‌کنند. هرچه کشتی سریعتر حرکت کند، جریان پروتون بیشتر می شود و نیروی رانش بیشتر می شود.

    اما سپس دانشمندان دریافتند که چگالی بسیار کمتری از هیدروژن در مناطق خارج از منظومه شمسی ما وجود دارد. به همین دلیل است که در مقاله ای در 1969، جان اف. فیش بک با در نظر گرفتن عواملی مانند تلفات تابش و توزیع حرارتی گاز بین ستاره ای، یک میدان حرکتی مغناطیسی عملکردی احتمالی را پیشنهاد کرد.

    به ویژه، Fishback محاسبه کرد سرعت قطع خواهد بود. نویسندگان این مقاله اخیر توضیح دادند: «هرچه کشتی سریع‌تر باشد، خطوط میدان مغناطیسی که آنها را به رآکتور همجوشی متمرکز می‌کند، بالاتر می‌رود. "میدان قوی تر باعث ایجاد تنش های مکانیکی بالاتر می شود." فیش بک به این نتیجه رسید که یک جت رمجت بین ستاره ای فقط می تواند دائماً تا حد آستانه خاصی شتاب بگیرد، که در آن نقطه باید دریچه گاز به عقب برگردد تا مبادا منبع مغناطیسی به نقطه شکست برسد.

    این راه حل Fishback است که مورد بررسی قرار گرفته است. در این آخرین مقاله پیتر شاتشنایدر، نویسنده داستان های علمی تخیلی و فیزیکدان دانشگاه فناوری وین (TU Wien) می گوید: «این ایده قطعا ارزش بررسی دارد. "در فضای بین ستاره ای گاز بسیار رقیق شده، عمدتا هیدروژن وجود دارد - حدود یک اتم در هر سانتی متر مکعب. اگر بخواهید هیدروژن را در جلوی فضاپیما، مانند یک قیف مغناطیسی، با کمک میدان های مغناطیسی عظیم جمع آوری کنید، می توانید از آن استفاده کنید. برای راه اندازی یک راکتور همجوشی و شتاب دادن به فضاپیما."

    او و نویسنده همکارش، آلبرت جکسون از Triton Systems در ایالات متحده، به نرم افزار توسعه یافته در TU Wien برای محاسبه میدان های الکترومغناطیسی در میکروسکوپ الکترونی متکی بودند. محاسبات آن‌ها نشان داد که پیشنهاد Fishback برای برداشت مغناطیسی (یا به دام انداختن ذرات) برای رم جت Bussard از نظر فیزیکی امکان‌پذیر است. ذرات را می توان در واقع توسط یک میدان مغناطیسی جمع آوری کرد و به یک راکتور همجوشی هدایت کرد و به شتاب تا سرعت های نسبیتی دست یافت.

    با این حال، نویسندگان همچنین دریافتند که برای قیف به سیم پیچ های مغناطیسی طولانی و نامعقولی نیاز است تا بتوان آن را انجام داد. به نیروی رانش 10 میلیون نیوتن (دو برابر نیروی محرکه شاتل فضایی) دست یابد. و آن قیف باید 4000 کیلومتر قطر داشته باشد. از این رو، بازدید از مرکز کهکشانی در یک فضاپیمای مجهز به رام جت Bussard در طول عمر غیرقابل تحقق است. در واقع، نویسندگان نتیجه گرفتند: «بعید است که حتی تمدن های کارداشف از نوع II بتوانند رمجت های مغناطیسی با شیر برقی محوری بسازند». (برای مرجع، انسان های روی زمین هنوز به تمدن نوع I دست پیدا نکرده اند.)

    DOI: Acta Astronautica، 2021. 10.1016/j.actaastro.2021.10.039  (درباره DOIs).


    تگ ها:

    مطالعه , طراحی , 1960 , ستاره , عنصر , اصلی , علمی , تخیلی , ممکن


    v 5




خبرهای دیگر از علوم پایه