Путешествие на Марс на плазменных ракетах
Почти через 50 лет после высадки человека на Луне люди задумались о пилотируемом полете на Марс. Полет на Луну длился три дня, но путешествие к Марсу продлится больше года. И разница не только во времени.
Потребуется намного больше припасов на время самого полета. По прибытию на Марс мы должны будем разбить лагерь и провести в нем какое-то время. Для этого необходима революционная ракетная технология.
«Сатурн-5» был крупнейшей ракетой из когда-либо построенных. Она использовала огромное количество топлива для взрывной химической реакции, позволившей вывести «Аполлон» на орбиту в космос. Оказавшись на орбите, «Аполлон» сбросил опустевшие топливные баки и использовал свои собственные ракеты, чтобы сжечь еще больше топлива и добраться до Луны. Пришлось истратить почти миллион галлонов топлива (3,7 миллиона литров), чтобы отправить нескольких человек в однодневное путешествие к ближайшему космическому телу.
Как же мы сможем отправить поселенцев на Марс, находящийся в сто раз дальше? Комплекс «Сатурн-Аполлон» может доставить на Луну только груз, равный по массе товарному вагону. Чтобы построить на Марсе маленький домик, потребуются десятки таких ракет. К сожалению, нет альтернативы «химической» ракете-носителю. Только химический взрыв может обеспечить достаточный импульс для преодоления земной гравитации. Но в самом космосе можно использовать более эффективные технологии с точки зрения потребления топлива — плазменные ракеты.
«Электрические космические корабли»
Плазменные ракеты — это современная технология преобразования топлива в горячий суп электрически заряженных частиц, известный, как плазма, и выбрасывать его для создания реактивной тяги. Плазменные ракеты потребляют на 90% меньше топлива, чем обычные химические. Это означает, что мы можем доставить в десять раз больше грузов с той же массой топлива. Сотрудники НАСА, планирующие миссии, уже рассматривают использование транспортных кораблей с ракетным плазменным двигателем для перевозки грузов между Землей и Марсом.
Главный недостаток плазменных ракет заключается в их низкой тяге. Тяга означает в данном случае силу импульса, который ракета может передать космическому кораблю. Самая мощная плазменная ракета, летавшая в космосе, ускоритель «Халл» (Hall thruster), на Земле создала бы тягу, достаточную лишь для подъема листа бумаги. Верьте или нет, но ускорителю «Халл» пришлось бы работать долгие годы подряд, чтобы долететь до Марса.
Но не стоит волноваться, слабая тяга не сорвет сделку. Благодаря высокой эффективности потребления топлива, плазменные ракеты позволили НАСА выполнять миссии, для которых химические ракеты не пригодны. Совсем недавно миссия Dawn показала потенциал плазменных ракет, впервые выйдя на орбиты двух разных внеземных тел.
Хотя будущее плазменных ракет кажется светлым, остается нерешенным ряд проблем. К примеру, что случится с ускорителем, вынужденным работать годы и годы для обеспечения доставки груза на Марс и обратно на Землю? Скорее всего, он сломается.
Этому и было посвящено мое исследование. Я нашел способ сделать плазменные ракеты бессмертными.
Понять плазменную ракету
Нам необходимо понять принцип работы плазменной ракеты. Ракета создает плазму, вбрасывая электрическую энергию в газовое топливо, тем самым отрывая отрицательно заряженные электроны от ионов с положительным зарядом. Затем ионы вылетают в сопло двигателя, толкая космический корабль вперед.
К сожалению, вся эта энергия плазмы не только толкает корабль, но также разрушает все, что попадется ей на пути. Электрические силы в отрицательно заряженных стенках двигателя заставляют ионы бить в них на очень высокой скорости, разбивая атомы в стенке. Постепенно стенка разрушается. Неизбежно наступит момент, когда ионы окончательно разрушат всю стенку, ускоритель прекратит работать, и ваш космический корабль остановится в космосе.
Чтобы выдержать постоянную бомбардировку ионами, недостаточно просто использовать более толстые и прочные материалы. Повреждения будут всегда, какой бы крепости материал не использовался. Чтобы избежать повреждения, необходимо найти умный способ манипулировать плазмой и материалом стенки.
Самовосстанавливающаяся стенка
Разве не будет здорово, если стенки камеры будут самовосстанавливающимися? Оказалось, есть два физических явления, позволяющих этого добиться.
Одно из них носит название баллистического осаждения (ballistic deposition). Его можно наблюдать на поверхности с микроскопическими неровностями, вроде мельчайших зубцов или выступов. Когда ион ударяет по стенке, некоторые отбитые микрочастицы могут отлететь в любую сторону. Некоторые из них попадут в соседние неровности и прилипнут, оставив стену неповрежденной. Но всегда будут атомы, отлетающие прочь и потерянные навсегда.
Второе явление менее очевидно и зависит от состояния плазмы. Представьте себе частицу, отлетающую от стены в сторону плазмы. Но она не пропадает навсегда. Вместо этого частица неожиданно разворачивается и летит обратно в стенку.
Это похоже на то, как подброшенный в воздух бейсбольный мяч падает обратно вам в руки. В случае с мячом его полет прерывает гравитация, возвращающая его на землю. В ускорителе это делают электрические силы, возникающие между отрицательно заряженной стенкой и частицей стенки. Сначала частица имеет нейтральный заряд, но в плазме она может потерять электрон и стать положительно заряженной. В результате частицу притянет обратно к стенке. Это явление известно под названием плазменного повторного осаждения. (plasma redeposition). Процессом можно управлять, изменяя плотность и температуру плазмы.
Испытание различных материалов
В Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе я создавал плазму и бил ей по разным поверхностям из микрочастиц, чтобы измерить эффект от баллистического осаждения и от плазменного повторного осаждения. Помните, что первое зависит от состояния поверхности, а второе — от состояния плазмы. В моих первых опытах я регулировал плазму так, чтобы повторного осаждения не происходило, и наблюдалось только баллистическое осаждение.
Затем я перенес внимание от плазмы к стенке. У первого образца из микрочастиц, который я испытал, повреждения сократились на 20%. Совершенствуя строение микрочастиц, можно добиться дополнительного уменьшения повреждений, возможно, на 50%. Используя такой материал в ускорителе, можно добиться того, что он довезет до Марса, а не застрянет на полдороге. На следующем этапе следует добавить эффекты плазменного повторного осаждения и выяснить, можно ли создать по-настоящему бессмертную стенку.
По мере роста мощности плазменных ускорителей растет и сила, с которой они разрушают себя. Это дополнительно подтверждает необходимость создания стенки с эффектом самовосстановления. Моя конечная цель заключается в создании ускорителя с помощью совершенных материалов, способного выдержать в десять раз дольше, чем требуется для любого полета на Марс, что сделает его практически бессмертным. Бессмертная стенка позволит нам решить проблему отказа ускорителя и позволит доставлять грузы, необходимые для создания первого форпоста человечества на Марсе.The Conversation
http://inosmi.ru/science/20160804/237430673.html
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
МЕНЮ
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - ...
Последние аномальные новости

Астронавта Базза Олдрина оговорили

Вражеский НЛО замечен в Сирии

Два НЛО замечены над аэропортом Мехико

Загадочный источник света нашли в Антарктиде

Из темной материи рождаются Бозе-звезды

Иисус прибыл на Землю с Венеры

Инопланетные огни над Балтимором

Лунное гало украсило небо над пустыней Атакама

Места, куда не пустят даже за большие деньги

Монстры провинции Манитоба

НЛО на границе Мексики

Охотник за экзопланетами запущен

Призрак Белой пани

Пугающая сущность в постели девочки

Сезон Жертвоприношения. День тринадцатый

Теорию эволюции подтвердили на людях

Технологии, которые помогут вернуться на Луну

Три НЛО появились над Нью-Джерси

Урал давно стал привлекательным регионом для НЛО

Экстрасенс Кашпировский будет требовать части доходов от телепрограмм

Алмазы с погибшей протопланеты нашли в метеорите

Депрессия матери снижает IQ ребенка

Дети, унесенные чертями

Загадка неожиданно возникающих и исчезающих НЛО

Зафиксирован таинственный сигнал от неизвестного источника

Зачем биологи создают химер

Космонавты регулярно замечают следы внеземной жизни

Кто управляет погодой

Нашли камень, плавящий металл

Необычная активность инопланетян в графстве Корнуолл

Облако-цунами на озере Мичиган

Привидение видели в музее Кременчуга

Путешественник во времени погиб в прошлом

Собираются клонировать мамонта

Создали модель ядра суперземли

Треугольный НЛО над автострадой в Калифорнии

Туннель в пространстве-времени можно увидеть

Удивительный НЛО заметили над Турцией

Энергетическая сущность попала на камеру наблюдения

Ягненок с надписью ягненок на боку

Вулкан Удачи с выводом денег

Группа Дятлова погибла из-за схода лавины

ДНК-компьютеры будущего

Жуткие призраки, снятые на видео

Звездолет инопланетян найден на Луне

Инопланетяне могут найти Землю по картам

Кардинал проводит сеансы экзорцизма по телефону

Люди в черном представлялись офицерами КГБ

Малоизвестные озерные монстры

Мужчина под влиянием голосов убил свою жену и детей

Открыли экзопланету в созвездии Большая Медведица

Открыты две гигантские экзопланеты

Почему мы не нашли разумную жизнь в космосе

Призрак всадника старинного замка Беркли

Разумные существа, жившие на Земле до людей

Рядом с МКС пролетел странный объект

Создано новое экзотическое состояние материи

США используют в Сирии генетически модифицированных солдат

Феномен посторонних голосов в голове

Хотите, чтобы от вас отстал бес или злой домовой

Яркий зеленый НЛО пролетел около МКС

Играть на деньги и повысить свои шансы на успех

Базу инопланетян снял астронавт Аполлона

Брошка маленькой утопленницы

Девочка-калькулятор удивила Максима Галкина

Инопланетяне напугали женщину до озноба

Искусственный интеллект научился рисовать комиксы

Истории о путешествиях в Ад

Клонирование домашних любимцев набирает обороты

Корабль инопланетян на краю лунного кратера

Магические книги царя Соломона

Наблюдения живых динозавров в Южной Америке

Над Новосибирском повисло облако в виде НЛО

Насильники из иных миров

Наша планета является перекрестком для инопланетян

Оборотень замечен в провинции Санта-Фе

Огромные НЛО летают возле Солнца

Полиция поделилась кадрами с летающей метлой

Странное создание сняли на видео

Таинственное исчезновение людей и кораблей

Треугольный НЛО пролетел около МКС

Что такое экзопланета

Американские криптозоологи изучают северодвинского бигфута

Большая группа НЛО устроила хоровод в небе

Высокая активность инопланетян в штате Коннектикут

Ежегодный фестиваль НЛО прошел в Эдинбурге

Загадочные подземные звуки

Как нечисть нападает на случайных путников

Кто пугал по ночам жителей Татарстана

Нацистскую монету из будущего нашли в Мексике

Нечистая сила обожает перекрестки

НЛО в форме шляп нашли на старых снимках

НЛО резвился в небе Австралии

Попавшие в страну Бесов

Потусторонний мир пугает жителей Черноземья

Почему сельская Россия верит в НЛО и целителей

Почему ученые не могут их найти инопланетян

Путешественник во времени в 1917 году

Ребенок родился с раскрытым черепом и до сих пор жив

Таинственный город обнаружили в Антарктиде

Факты и вымыслы об ароматерапии

Флотилия НЛО в ночном небе над Тюменью

Врач с уникальной способностью синестезией

Двойные звезды плюются своими планетами

Загадочные природные явления, которым нет объяснения

Инопланетяне вынудили владельца продать ранчо

Инопланетяне наведались в Мичиган

Как купить недвижимость без полтергейстов и злых духов

Космонавт Максим Сураев рассказал о встрече с НЛО

Логово инопланетян

НАСА запускает спутник для поиска экзопланет

Нашли способ считывать мысли умерших людей

Необычные явления в земном небе

Никаких привидений и домовых не существует

Предсказание Ванги для России и мира на 2018 год

Приход Путина и величие России были предсказаны тысячи лет назад

Пришельцы прячутся от нас за Солнцем

Странные невидимые облака Венеры

Тайны Антарктиды. Затерянные оазисы, загадки Третьего рейха

Тайны Африки. Цивилизация карликов, вирусы пещеры Кутум и норы смерти

Танец НЛО над Неаполем

Храмы, города и даже космодром на Марсе

Актер Крис Прэтт увидел аномальное явление

Загадка дороги гигантов

Загадка исчезновения гения Этторе Майорана

Зарядное устройство отбрасывает фантомную тень

Как пришельцы убили ростовского пенсионера

Камера МКС запечатлела аномалию

Люди в России часто встречались с нечистой силой

Маг Мохсен Норузи рассказал о будущем нашего мира

Марк Цукерберг является биороботом

Новости об открытии землеподобных планет не всегда правда

Обнаружили средневекового киборга

Плевки черта или Ведьмины круги

Подледные соленые озера помогут изучать внеземную жизнь

Полтергейст и одержимость демонами одно явление

Посланник иных миров Оумуамуа

Пугающая история близняшек Гиббонс

Разгадали тайну Моны Лизы

Ребенок родился спустя четыре года после смерти родителей

Ромбовидное солнце взошло над Новым Уренгоем

Странное поведение диких животных в США

Алмазные дожди внутри ледяных гигантов

Библейский конец света начнется 23 апреля

Вспышка уничтожила жизнь на Проксима Центавра

Дискообразный НЛО над Кадисом

Доказательство существования загробной жизни

Инопланетную станцию нашли на Луне

Какие проекты фантастов воплотились в жизнь

Корабль инопланетян посетил Мексику

Марка Цукерберга признали рептилоидом

Несколько лунных аномалий

Несколько огромных НЛО приблизились к Солнцу

Портал в другое измерение нашли на Луне

Поющая дорога сводит людей с ума

Протопланетные диски у молодых звезд

Пугающее лицо появилось на портрете Христа

Стив навестил ночное небо Канады

Странная сущность отделилась от полицейского

Странный феномен зафиксировала камера МКС

Трамп вызовет Апокалипсис на Земле

Уфолог рассказал, как встретился с НЛО во Владивостоке

Выловили двух метрового кальмара

Гипотеза происхождения людей признана несостоятельной

Договорились о сотрудничестве в области искусственного интеллекта

Загадочная Лесо-Кефарь

Как инопланетяне могут скрываться от людей

Какие тайны хранит Марианская впадина

Куда ведет портал на Медведицкой гряде

На отдаленных экзопланетах живут инопланетяне

Нашли гробницу жены Тутанхамона

Нибиру все ближе

Оранжевый НЛО замечен над Лас-Вегасом

Открыты четыре экзоюпитера

Привидение обнаружили в пивоварне

Разведка обнаружила инопланетян совсем рядом с нами

Северодвинским йети интересуются иностранцы

Секрет исчезающей оптической иллюзии

Слепой рассказал о галлюцинациях под ЛСД

Список вероятных причин конца света

Таинственный волосатый Кенмун

Тайны Чернильного озера

Астронавт Базз Олдрин обманул весь мир

Вместе с градом с неба посыпались гуси

Вторжение инопланетян произойдет уже скоро

Два спрайта в небе над Чехией

Подписка на новости сайта
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика