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
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
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 - ...
Последние аномальные новости

Аркаим - древний город славян

Атлантида поднимется в сердце Америки

Во время землетрясения над Пуэбла видели НЛО

Журналист поверил в дар ясновидения после встречи с Вангой

Загадочная астеройд-комета

Загадочные Соловецкие острова

Земля вошла в облако астероидов. Конец близок

Индейцы Макуси - дети подземного мира

Конец света предсказан в библейском пророчестве

Названо время следующего массового вымирания

Находят звезды, которые старше Вселенной

НЛО над Оклахома-Сити

Пирамида Хеопса - кожух над инопланетными кораблями

Призрачные самолеты до сих пор являются загадкой

Программа по поиску подводных кораблей инопланетян

Сатанинский модный показ прошел в Лондоне

Свидетелями появления НЛО часто становятся дети

Сняли ведьму, восставшую из могилы

Таинственная плотоядная бактерия атакует Австралию

Технологии, которые могут прочитать ваши мысли

Тысячи неизвестных микробов нашли в теле человека

Черная ведьма из Нового Орлеана

Шестая печать будет снята 23 сентября

Доступные развлечения Вулкана

Армада НЛО над Гавайями

Белых жирафов засняли в Кении

Библейские теоретики спорят о Конце света

Ведущий Битвы экстрасенсов уже знает имена финалистов

Вервольфы бродят по городам Великобритании

Гитлер прожил остаток жизни в Аргентине

Доказано спонтанное зарождение жизни

Завершилась восьмимесячная имитация жизни на Марсе

Загадочная смерть туриста на перевале Дятлова

Запечатлели таинственную Нибиру

Интуиция - тонкое понимание важных вещей

Нашли крупную планету за орбитой Нептуна

Нибиру уже здесь. Мы все будем уничтожены

НЛО заметили в районе Купчино

Новое учение из России уже пришло

Новый телескоп увидит поверхность ближайших экзопланет

Огромные залежи льда нашли на Меркурии

Почему не бывает толстых привидений

Проклятый участок Транссиба

Сбой в Матрице. Шесть девушек пришли на свадьбу в одинаковых платьях

Секретная база нацистов в Антарктиде

Тайны древнего рудника Кан-и-Гут

Человека-мотылька видели в Чикаго

Что было бы с динозаврами, если бы они не вымерли

Что мешает добыче ископаемых на астероидах

Экзопланета Gliese 1132b - двойник Венеры

Экстрасенс назвал дату Третьей мировой войны

Букмекеры начали прием ставок на Конец света

Девятая планета продолжает терзать умы астрономов

Депутата Поклонскую нашли на старой картине

Для чего древние строили пирамиды по всей Земле

Женщина после падения с лошади заговорила с акцентом

Инопланетяне разрушили радиотелескоп Грин-Бэнк

Инопланетяне сдвинули кусок земли у села Бозай

Как появились первые запасы кислорода на Земле

Как ученые создают искусственные миры

Крокодил напал на шамана и утащил его под воду

Люди-киборги среди нас

Мир ждет атомная война и вторжение инопланетян

Над Йоркширом пролетела летающая тарелка

Найден вход в подводную базу инопланетян

Нашли пару сверхтяжелых черных дыр

Огни землетрясений появились над Калифорнией

Он был полвека подопытным кроликом для инопланетян

Призрачный храм у Ново-Иерусалимского монастыря

Рыбу-лягушку приняли за пришельца

Рычащую пятнистую рыбу поймали в Новосибирске

Системы подземных туннелей под Европой

Способы уничтожить человечество из космоса

Таинственная резня овец

Тюменцы обнаружили НЛО над городом

Что предсказывали России в разное время

База инопланетян находится в Хьюстоне

Древних гигантов нашли на Аляске

Женщина 24 года ищет снежного человека

Загадка древних ворот Тонга

Инопланетяне прилетят не для знакомства

Искусственный интеллект уничтожит человечество

Колокольчик найден в куске древнего угля

Люди нашедшие своих двойников в музее

Места существование которых не доказано

Мумии из Перу оказались инопланетянами

Полет яркого НЛО над Алматы

Полицейские сняли инопланетянина

Почему молчат инопланетяне

Причудливый летающий объект над Британией

Свет на экзопланетах отличается от земного

Сколько лет Большому Сфинксу

Стационарные волны неизвестного происхождения на Венере

Существует ли внеземная жизнь

Удивительная экзопланетная система TRAPPIST-1

Утёс в Китае откладывает каменные яйца

Феномен Небесных лесок

Чертовщина на российских дорогах

Чудные облака над Мурманском

Экзорцист предрекает Апокалипсис

Ясновидящая предсказывает катаклизмы Калифорнии

Родиной игровой рулетки является Франция

В ближайший месяц США уничтожит мегацунами

Ватикан готовит общественность к встрече с инопланетянами

Где в Казани можно встретить дома с привидениями

Девушка из Англии от смеха засыпает

За увлечение мистикой нужно заплатить 500 гривен

Загадочные менгиры Кабардино-Балкарии

Инопланетяне выкачали воду из озера Риско

Ледниковый период может длиться вечно

Лицо инопланетянина обнаружили на Марсе

Мистические легенды БАМа

Над Африкой взорвался метеорит

Найдена могила Джека Потрошителя

Новый визит человека-мотылька в Чикаго

Обнаружили следы самого древнего существа

Обнаружили экзопланету, похожую на комету

Призраки парка Чизмен в Денвере

Путешествие человека во времени

Радиолюбитель обнаружил затерянную Атлантиду

Рядом с черной дырой человек не будет стареть

Скоро будет раскрыта тайна бессмертия

Скоро люди смогут общаться с помощью телепатии

Солисты мюзикла побывали в доме с призраками

Умерла старейшая жительница планеты

Чупакабра убила кроликов в Бирском районе

Мир азарта безграничен

В свободное время обязательно поиграйте на игровых автоматах

Взрывы сверхновых опровергают существование темной энергии

Городские легенды Тверской области

Грядущие Концы света

Диета увеличивает продолжительность жизни

Идентифицировали загадочное существо на пляже Техаса

Йови - австралийский снежный человек

Искусственный интеллект распознает Альцгеймер за годы до врачей

Какие тайны хранит Салбыкский курган

Места где вас поджидают хрономиражи

Наследие атлантов в пирамиде Хеопса

Памяти исследователя Андрея Склярова

Призрак умершего мужа не пускал свою жену домой

Призраки Лузнавской усадьбы

Прощальный снимок Кассини

Солнце грозит человечеству катастрофой

Турист снял НЛО над Мачу-Пикчу

Удивительные места в заповедной зоне Цыпово

Уфолог отдаст $100 000 тому, кто найдёт инопланетянина

Человеческий мозг планируют подключить к интернету

Что происходит с Солнцем и чего от него ожидать в будущем

Группу НЛО наблюдали в Неваде во время грозы

Душа женщины приблизилась к самому Аду

Загадочный геоглиф человека Марри

Как увидеть во сне свое будущее

Какая волшебная обувь фигурирует в легендах

Климатическое оружие. Властелины погоды

Кэти Перри хочет стать иллюминатом

Мотылек-чудовище сгорел в норвежском маяке

Нашли гробницу древнего правителя майя

Неизвестное дикое племя нашли в джунглях Бразилии

Нибиру уничтожит Землю в сентябре

НЛО пролетел над Сербией

НЛО сфотографировали в Аризоне

Пожилые супруги увидели армаду НЛО над морем

Призрак женщины в парке Гуисачан-Херитедж

Проклятие острова Оук

Путешественник во времени Джон Тайтор

Создали карту запасов воды на Луне

Тайное правительство пичкает Трампа лекарствами

Человечество оказалось на 2 миллиона лет старше

Адская экзопланета с титановыми облаками

Гигантскую рыбу-луну скормили медведям

Два НЛО были сняты с МКС

Ждем полную переполюсовку Земли

Коллективный разум. Будущее роботов

Мистические места Харькова

Нехорошее место под храмом Христа Спасителя

НЛО в небе над Благовещенском

Обладатели отрицательного резус-фактора имеют инопланетную ДНК

Обнаружены еще три суперземли

Подводная база инопланетян в озере Большой Калыгирь

Последний полет Кассини

Призрачный мальчик гостиницы Эден

Пришельцы с Плеяд живут в Аргентине

Самая темная экзопланета

Следующим придет Зверь из Земли

Тень инопланетного корабля обнаружена на Марсе

Шаровая молния. Самое таинственное природное явление

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