Estudio. Diseñar un viaje interestelar de la década de 1960 Ramzet, una base de ciencia ficción, imposible

Acercarse / La impresión del artista del sistema de motor Ramjet, propuesto en 1960 por el físico Robert W. Por Bussard

NASA:

En la novela de 1970 de Paul Anderson Número cero:, la tripulación de astronautas aspira a viajar a la estrella Beta Virginis, con la esperanza de colonizar un nuevo planeta. El modo de movimiento del barco es el llamado «Bussard Ramjet,«El medio de movimiento real (o hipotético) propuesto por un físico Robert V. Bussard hace apenas una década. Los físicos ahora están revisando este mecanismo inusual para los viajes interestelares nuevo papel publicado en la revista Acta Astronautica, և por desgracia, encontraron que el ramjet no quiere. Es factible desde un punto de vista puramente físico, pero los desafíos de ingeniería asociados con él son actualmente insuperables, concluyen los autores.

Ramjet es básicamente un motor a reacción que «respira» aire. El mejor análogo del mecanismo principal es que utiliza el movimiento de avance del motor para comprimir el aire entrante sin necesidad de compresores, lo que hace que los motores Ramjet sean más ligeros y sencillos que sus homólogos turborreactores. Un inventor francés llamado Rene Lorrae patentó su idea de un ramit (también un tubo de estufa volador) en 1913, aunque no pudo crear un prototipo viable. Dos años más tarde, Albert Fono propuso el desarrollo de una unidad de motor cohete para aumentar el alcance de las armas de fuego, y en 1932 recibió una patente alemana.

El ramit principal tiene tres componentes: entrada de aire, quemador: boquilla. La emisión de combustión caliente del combustible fluye a través de la boquilla. La presión de combustión debe ser más alta que la presión en la salida para mantener un flujo constante, que se logra mediante el motor ramket, «empujando» el aire exterior hacia el quemador a la velocidad de cualquier vehículo. el motor. No es necesario transportar oxígeno en el barco. La desventaja es que las rampas solo se pueden empujar si el automóvil ya se está moviendo, por lo que necesitan un vuelo auxiliar con misiles. Como tales, los cohetes son más útiles como aceleradores, por ejemplo, para aumentar el alcance de los lanzacohetes o proyectiles de artillería.

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Acción de estatorreactor simple con números de flujo numerados que se muestran.
Acercarse / Acción de estatorreactor simple con números de flujo numerados que se muestran.

Robert Bussard creía que el concepto podría cambiarse como un medio de movimiento interestelar. Se describe la premisa principal su década de 1960 es la colección de protones interestelares (hidrógeno ionizado) utilizando enormes campos magnéticos como un «cubo de ariete». Los protones se comprimirán hasta que provoquen la fusión termonuclear, y los «campos magnéticos» dirigirán esa energía a las emisiones del cohete para generar propulsión. Cuanto más rápido navegaba el barco, mayor era el flujo de protones, mayor era la propulsión.

Pero luego los científicos descubrieron que hay una densidad mucho menor de hidrógeno en el espacio exterior fuera de nuestro sistema solar. Este es el por qué 1969John F. Fishbeck propuso un posible campo de cubo magnético funcional, teniendo en cuenta factores como las pérdidas de radiación y la distribución de calor del gas interestelar.

En particular, Fishback ha calculado qué tan rápido será el apagado. «Cuanto más rápida es la nave, mayores son las líneas de campo magnético que las concentran en el reactor de fusión», explican los autores de este último artículo. «Un campo más fuerte provoca una mayor tensión mecánica». Fishback concluyó que la onda interestelar podría acelerarse continuamente hasta un cierto umbral en el que tuvo que ser empujada hacia atrás para alcanzar el punto de ruptura de la fuente magnética.

Esta es la solución Fishback explorada en este último artículo. «Definitivamente vale la pena estudiar la idea». dijo el coautor Peter ShatschneiderAutor de ciencia ficción en la Universidad Tecnológica de Viena (TU Wien), físico. “El espacio interestelar contiene gas muy diluido, principalmente hidrógeno, alrededor de un átomo por centímetro cúbico. Si recolecta hidrógeno frente a una nave espacial, como en un embudo magnético, con la ayuda de enormes campos magnéticos, puede usarlo. es hacer funcionar un reactor de fusión արագ acelerar una nave espacial «.

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Él y el coautor Albert Jackson de Triton Systems en los Estados Unidos confiaron en el software desarrollado en TU Wien para calcular campos electromagnéticos bajo un microscopio electrónico. Sus cálculos muestran que la propuesta de Fishback para la recolección magnética (o atrapamiento de partículas) para los límites de Bussard es físicamente factible. De hecho, las partículas pueden recogerse mediante un campo magnético վել dirigido al reactor de fusión, alcanzando una velocidad relativa de aceleración.

Sin embargo, los autores también encontraron que el embudo necesitaba bobinas magnéticas absurdamente largas para recibir una carga de 10 millones de Newtons (el doble que el motor del transbordador espacial). Y ese embudo tenía que tener un diámetro de 4000 kilómetros. Por lo tanto, es imposible visitar un centro galáctico en una nave espacial Bussard Ramjet durante toda la vida. De hecho, «es muy poco probable que incluso Tipo civilizaciones Kardashian puede generar ondas magnéticas con electroimanes clave «, concluyeron los autores. (Para obtener información, los humanos en la Tierra aún no han alcanzado una civilización de Tipo I.)

DOS. Ley del espacio, 2021 10.1016 / j.actaastro.2021.10.039: (Acerca de los DOI:):

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