Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Міжзоряний прямотічний двигун Бассарда (англ. Bussard ramjet) — концепція ракетного двигуна для міжзоряних польотів, запропонована в 1960 році фізиком Робертом Бассардом.
Будова двигуна
Основою концепції є захоплення речовини міжзоряного середовища (водню і пилу) космічним апаратом, що йде на високій швидкості, і використання цієї речовини як робочого тіла (або безпосередньо палива) в термоядерному ракетному двигуні космічного апарата. Захоплення речовини міжзоряного середовища здійснюється потужним електромагнітним полем, що у наближенні має конфігурацію широкої воронки, спрямованої вперед по вектору швидкості космічного зонда. Імовірно, діаметр зони дії поля повинен становити тисячі або десятки тисяч кілометрів. Суттєвою особливістю такої схеми буде практично повна паливна автономність космічного зонда: будучи розігнаним наявним на борту запасом палива до деякої швидкості, що забезпечує достатній приплив міжзоряного водню у вхідний колектор, тобто до входу в «прямоточний режим», космічний апарат зможе рухатися далі з постійним прискоренням, не вимикаючи приводу і не переходячи на інерційний політ.
Запропоновано два основних варіанти використання захоплення міжзоряного водню:
- Як робоче тіло для ТЯРД, при власному запасі термоядерного палива на борту (RAIR).
- Безпосередньо як термоядерного палива.
Теорія і проблематика концепції
Міжзоряне середовище містить речовину в кількості близько 10−21 кг/м³, в основній масі — іонізований і неіонізований водень, невелика кількість гелію і практично ніяких інших газів в помітній кількості. Відповідно, через колектор космічного зонда повинен пропускатися об'єм простору порядку 1018 м³ для збору одного грама водню. Подібний обсяг вимагає величезного діаметра електромагнітного (електростатичного іонного) колектора і надзвичайно великої напруженості поля.
Виходячи зі складу міжзоряного середовища (в основному водень), саме термоядерний синтез на водневій реакції був запропонований Бассардом в початковій концепції двигуна. На жаль, протон-протонний цикл непридатний для використання в силу виняткової складності його здійснення в термоядерному реакторі. Відповідно, більш придатні термоядерні реакції інших типів, зокрема 2H + 2H → 3He + 1n + 18 МэВ, або 2H + 3H → 4He + 1n + 20 МеВ, але необхідні для них ізотопи надзвичайно рідкісні у складі міжзоряного середовища.
Вихід, в принципі, був запропонований у використанні термоядерних реакцій CNO-циклу, де вуглець є каталізатором термоядерного горіння водню.
Проте в будь-якому т. зв. каталітичному циклі ядерного синтезу реакції протікають вкрай повільно, і щільність потужності незначна (для порівняння: в центрі Сонця енерговиділення становить всього лише близько 1 вата на кубічний сантиметр). За час прольоту речовини навіть за найоптимістичніших припущень може прогоріти лише незначна його частка.
У 1974 році Алан Бонд запропонував концепцію RAIR (ram-augmented interstellar rocket), що вирішує проблему важко здійснюваного термоядерного синтезу на протон-протонному циклі. У цій схемі вхідний в колектор протонний потік гальмується до енергії близько 1 і бомбардує мішень з ізотопів літій-6 або бор-11. Реакція літій-протон або бор-протон здійснюється простіше протон-протонної і дає значний вихід енергії, яка збільшує швидкість витікання робочого тіла із сопла двигуна. Така термоядерна реакція може проходити і з використанням малих кількостей антиматерії як каталізатора.
У концепції двигуна Бассард, водночас, існують значні теоретичні проблеми через фактор опору міжзоряного середовища — передача імпульсу від зустрічного потоку речовини на колектор і далі космічний апарат, що вимагає перевищення тяги двигуна над показником опору.
В даний час робота над концепцією триває в рамках теоретичних пошуків.
Ключова проблема «прямоточника» також у тому, що «магнітна воронка» аж ніяк не виконуватиме функцію массозбирача так, як передбачалося автором концепції. Швидше, вона буде вести себе як «гальмо» (див. «Магнітна пробка», , «Адіабатичний інваріант»).
Ще одним недоліком термоядерного прямоточного двигуна (навіть на найбільш ефективному протон-протонному циклі) є обмеженість швидкості, якої може досягти оснащений ним космічний апарат (не більше 0,119c = 35,7 тис. км/с). Це пов'язано з тим, що при уловлюванні кожного атома водню (який можна в першому наближенні вважати нерухомим відносно зірок) космічний апарат втрачає певний імпульс, який вдасться компенсувати тягою двигуна тільки якщо швидкість не перевищує деякої межі. Для подолання цього обмеження необхідно якомога повніше використання кінетичної енергії атомів, що є досить важким завданням.
Див. також
Примітки
Джерела
- (англ.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Mizhzoryanij pryamotichnij dvigun Bassarda angl Bussard ramjet koncepciya raketnogo dviguna dlya mizhzoryanih polotiv zaproponovana v 1960 roci fizikom Robertom Bassardom Mizhzoryanij pryamotichnij dvigun Bassarda Budova dvigunaOsnovoyu koncepciyi ye zahoplennya rechovini mizhzoryanogo seredovisha vodnyu i pilu kosmichnim aparatom sho jde na visokij shvidkosti i vikoristannya ciyeyi rechovini yak robochogo tila abo bezposeredno paliva v termoyadernomu raketnomu dviguni kosmichnogo aparata Zahoplennya rechovini mizhzoryanogo seredovisha zdijsnyuyetsya potuzhnim elektromagnitnim polem sho u nablizhenni maye konfiguraciyu shirokoyi voronki spryamovanoyi vpered po vektoru shvidkosti kosmichnogo zonda Imovirno diametr zoni diyi polya povinen stanoviti tisyachi abo desyatki tisyach kilometriv Suttyevoyu osoblivistyu takoyi shemi bude praktichno povna palivna avtonomnist kosmichnogo zonda buduchi rozignanim nayavnim na bortu zapasom paliva do deyakoyi shvidkosti sho zabezpechuye dostatnij pripliv mizhzoryanogo vodnyu u vhidnij kolektor tobto do vhodu v pryamotochnij rezhim kosmichnij aparat zmozhe ruhatisya dali z postijnim priskorennyam ne vimikayuchi privodu i ne perehodyachi na inercijnij polit Zaproponovano dva osnovnih varianti vikoristannya zahoplennya mizhzoryanogo vodnyu Yak roboche tilo dlya TYaRD pri vlasnomu zapasi termoyadernogo paliva na bortu RAIR Bezposeredno yak termoyadernogo paliva Teoriya i problematika koncepciyiMizhzoryane seredovishe mistit rechovinu v kilkosti blizko 10 21 kg m v osnovnij masi ionizovanij i neionizovanij voden nevelika kilkist geliyu i praktichno niyakih inshih gaziv v pomitnij kilkosti Vidpovidno cherez kolektor kosmichnogo zonda povinen propuskatisya ob yem prostoru poryadku 1018 m dlya zboru odnogo grama vodnyu Podibnij obsyag vimagaye velicheznogo diametra elektromagnitnogo elektrostatichnogo ionnogo kolektora i nadzvichajno velikoyi napruzhenosti polya Vihodyachi zi skladu mizhzoryanogo seredovisha v osnovnomu voden same termoyadernij sintez na vodnevij reakciyi buv zaproponovanij Bassardom v pochatkovij koncepciyi dviguna Na zhal proton protonnij cikl nepridatnij dlya vikoristannya v silu vinyatkovoyi skladnosti jogo zdijsnennya v termoyadernomu reaktori Vidpovidno bilsh pridatni termoyaderni reakciyi inshih tipiv zokrema 2H 2H 3He 1n 18 MeV abo 2H 3H 4He 1n 20 MeV ale neobhidni dlya nih izotopi nadzvichajno ridkisni u skladi mizhzoryanogo seredovisha Vihid v principi buv zaproponovanij u vikoristanni termoyadernih reakcij CNO ciklu de vuglec ye katalizatorom termoyadernogo gorinnya vodnyu Prote v bud yakomu t zv katalitichnomu cikli yadernogo sintezu reakciyi protikayut vkraj povilno i shilnist potuzhnosti neznachna dlya porivnyannya v centri Soncya energovidilennya stanovit vsogo lishe blizko 1 vata na kubichnij santimetr Za chas prolotu rechovini navit za najoptimistichnishih pripushen mozhe progoriti lishe neznachna jogo chastka U 1974 roci Alan Bond zaproponuvav koncepciyu RAIR ram augmented interstellar rocket sho virishuye problemu vazhko zdijsnyuvanogo termoyadernogo sintezu na proton protonnomu cikli U cij shemi vhidnij v kolektor protonnij potik galmuyetsya do energiyi blizko 1 i bombarduye mishen z izotopiv litij 6 abo bor 11 Reakciya litij proton abo bor proton zdijsnyuyetsya prostishe proton protonnoyi i daye znachnij vihid energiyi yaka zbilshuye shvidkist vitikannya robochogo tila iz sopla dviguna Taka termoyaderna reakciya mozhe prohoditi i z vikoristannyam malih kilkostej antimateriyi yak katalizatora U koncepciyi dviguna Bassard vodnochas isnuyut znachni teoretichni problemi cherez faktor oporu mizhzoryanogo seredovisha peredacha impulsu vid zustrichnogo potoku rechovini na kolektor i dali kosmichnij aparat sho vimagaye perevishennya tyagi dviguna nad pokaznikom oporu V danij chas robota nad koncepciyeyu trivaye v ramkah teoretichnih poshukiv Klyuchova problema pryamotochnika takozh u tomu sho magnitna voronka azh niyak ne vikonuvatime funkciyu massozbiracha tak yak peredbachalosya avtorom koncepciyi Shvidshe vona bude vesti sebe yak galmo div Magnitna probka Adiabatichnij invariant She odnim nedolikom termoyadernogo pryamotochnogo dviguna navit na najbilsh efektivnomu proton protonnomu cikli ye obmezhenist shvidkosti yakoyi mozhe dosyagti osnashenij nim kosmichnij aparat ne bilshe 0 119c 35 7 tis km s Ce pov yazano z tim sho pri ulovlyuvanni kozhnogo atoma vodnyu yakij mozhna v pershomu nablizhenni vvazhati neruhomim vidnosno zirok kosmichnij aparat vtrachaye pevnij impuls yakij vdastsya kompensuvati tyagoyu dviguna tilki yaksho shvidkist ne perevishuye deyakoyi mezhi Dlya podolannya cogo obmezhennya neobhidno yakomoga povnishe vikoristannya kinetichnoyi energiyi atomiv sho ye dosit vazhkim zavdannyam Div takozhTermoyadernij raketnij dvigun Mizhzoryanij politPrimitkiDzherela angl