Maske Hiç Hayal Etmedi: Galaksiyi Fethetecek Motorlar
Yeni dönem - eski motorlar
Samanyolu'nun insan tarafından fethedilmesini öneren 60'ların romantik-ütopik ideallerini bir kenara atsak bile, geçen yüzyılın roket ve uzay endüstrisinin arka planına karşı modern ilerleme hızının "çöküşünü" görebiliriz. Bunun ana nedeni basit: Hem Sovyetler Birliği hem de Amerika Birleşik Devletleri birbirlerine ve kendilerine, olduklarından daha iyi olduklarını kanıtlamak istiyorlardı. Bu yarış, yüz milyarlarca dolar olarak (şu anki kur üzerinden) ödendi. İnsanlık zamanı için olağanüstü hale geldi TeknolojiŞimdi bile, gelişmelerinden yarım yüzyıldan fazla bir süre sonra, karşılaştığımız pratik görevler çerçevesinde kendimize güvenmemize izin veriyor. Bir örnek: Rus Soyuz füzeleri için 107'li yıllarda geliştirilen RD-50 ana roket motorunu kullanıyorlar (açıkçası roketin kendisi aynı zamanda oluşturulan balistik R-7'nin bir versiyonudur).
Amerikalılar, bir dizi performans özelliğine sahip, ancak gazyağı / sıvı oksijen yakıt düzeni kullanan eski tasarımlarla aynı sınırlamalara sahip metan motorları üzerinde aktif olarak çalışıyorlar. Kabaca konuşmak gerekirse, kimyasal roket motorları birçok yönden evrimin zirvesine ulaştı, ancak kavramsal olarak bir çıkmaza girdiler. Daha yüksek bir ivme elde etmek için, ya oksidasyon reaksiyonunun enerjisi ile sınırlı olan jet akımının akış hızını artırmak ya da yakılan yakıt kütlesini arttırmak gerekir ki bu da yine tüm kompleksin kütlesinde bir artışa yol açacaktır. Bu tür bir çelişki dolu. Neyse ki, bu ticari iletişim uydularının yörüngeye fırlatılmasını neredeyse hiç engellemiyor. Ancak uzak gezegenlerin kolonizasyonu başka bir konudur.
Nükleer roket motoru
Yeni metan motoru Raptor'u tanıtan Elon Musk, gelecekte BFR gemileri için birçok uzay yakıt istasyonu oluşturmayı öneriyor. Bununla birlikte, bilim adamları daha önce başka ilginç seçenekler sundular. En gerçekçi fikirler arasında bir nükleer roket motoru var. Artıları ortada. Böyle bir motor, uzun mesafeli uçuşlar için gerekli özellikleri sağlayabilir ve bunun için gerekli olan yakıt, şimdi olduğu gibi onlarca ve yüzlerce ton olarak değil, onlarca ve yüzlerce kilogram olarak ölçülecektir.
Ağır çekirdeklerin radyoaktif bozunması sırasında açığa çıkacak enerji, çalışma akışkanını ısıtacak - daha sonra tanıdık jet itme şeması devreye girecektir. Genel olarak, "kimya" kullanmayan tüm gelecek vaat eden roket motorları arasında nükleer / termonükleer motorlar en düşünceli ve gerçekçi seçenektir. Bilim adamlarına göre, iki ay içinde Plüton'a gitmeyi ve dörtte geri dönmeyi mümkün kılacaklar: 75 ton yakıt harcanacak. Alpha Centauri'ye ulaşmak teorik olarak on iki yıl sürebilir. Bir nükleer motorun temel dezavantajı yüksek radyasyon tehlikesidir. Çevreye yönelik modern kaygının, erken ortaya çıkma şanslarını açıkça artırmadığını söylemeliyim.
İyon motoru
Bir iyonik motor, bir elektrik alanında yüksek hızlara hızlandırılmış iyonize gaza dayalı jet itme kuvvetinin yaratılmasına dayanan bir tür elektrikli roket motorudur. İyon motorunu "umut verici" olarak adlandırmak çok doğru olmaz. Uzayda bir uzay aracının yerçekimsel olmayan ivmesinin rekorunu zaten elinde tutuyor. Bir zamanlar, deney istasyonu Deep Space 1, 370 kg ksenon harcayarak hızını (cihazın kütlesi 4,3 kg idi) 74 km / s artırdı. Bu rekor Dawn tarafından 2010 yılında kırılırken, 2016 sonbaharında 11,1 km / s hıza ulaşmayı başardı. Şimdi, bu arada, İyonik Artemis, Dawn cihazının şirketi ve sonra LISA onlara katılacak.
Konseptin kesinlikle bir geleceği var. İyon roket motorlarının dezavantajları da iyi bilinmektedir. Bunlardan en önemlisi, en fazla 100 milinewton'a ulaşan son derece zayıf itme gücüdür. Mevcut teknoloji geliştirme düzeyinde, böyle bir motor kullanarak Dünya'dan fırlatmak imkansızdır. Öte yandan, uzayda iyon sürücünün uzun süre çalışması şartıyla, uzay aracının çok makul hızlara çıkarılabileceği tahmin ediliyor. En azından böyle bir cihaz rotayı düzeltmek için kullanılabilir.
Antimadde
Karşımadde kullanan gelecek vaat eden bir motor çok daha devrimci görünüyor. Bildiğiniz gibi, sıradan madde karşıtları ve parçacıkları bir araya geldiğinde muazzam enerjinin açığa çıkmasıyla yok olma meydana gelir. Bir kilogram antimadde ve bir kilogram madde TNT eşdeğerinde 43 megaton enerji açığa çıkarabilir, bu da Sovyet termonükleer Çar Bomba'nın patlamasıyla karşılaştırılabilir. Mars'a böyle bir motorla bir uçuşun yaklaşık bir ay süreceğini söylüyorlar. Ve orada ve en yakın yıldızlara belki de gelirdi.
Ne yazık ki, bir "ama" var. Antimadde gezegendeki en pahalı maddedir - NASA'nın 2006 tahminlerine göre, bir miligram pozitronun (bir elektronun karşıt parçacığı) üretimi yaklaşık 25 milyon ABD dolarına mal oldu. Mevcut roket fırlatma maliyetlerini düşürme eğilimi dikkate alındığında, konsept ütopik görünüyor. Neyse ki bilim durmuyor. Belki gelecekte böyle bir motoru uygulamaya koyma şansı olacaktır.
Emdrive
Listemizdeki en tuhaf ve en tuhaf konuk, artık yaygın olarak bilinen EmDrive. Unutulan biri varsa, bunun dünyadaki birçok bilim insanını şaşırtmış deneysel bir düzenek olduğunu hatırlatalım. Yaratıcıların bakış açısına göre, motor fizik kanunlarına göre olmamasına rağmen itme kuvveti yaratır. Cihaz, bir magnetron ve bir rezonatörden oluşur. Magnetron mikrodalgalar üretir, salınımlarının enerjisi yüksek kaliteli bir rezonatörde biriktirilir ve yazarlara göre, kapalı bir rezonatörde duran bir elektromanyetik salınım dalgası bir itme kaynağı görevi görür. Sorun şu ki, bu motorda bir sarf malzemesi çalışma sıvısının olmaması, görünüşe göre, momentumun korunumu yasasına aykırı.
Genel olarak, elde edilen etki önemsizdir ve birçok bilim insanı bunu araştırmada yapılan hatalarla veya açıkçası hesaplamalardaki büyük hatalarla ilişkilendirir. Almanlar tarafından yapılan son çalışmalardan biri, EmDrive'da ortaya çıkan itmenin, kabloların manyetik alanı, amplifikatör ve gezegenin manyetik alanları arasındaki etkileşimin bir sonucu olduğunu belirtiyor. Puslu, ama yine de bir açıklama.
Genel olarak, bu aşamada kimyasal roket motorlarının hegemonyasını tehdit eden hiçbir şey yoktur. Daha önce de belirttiğimiz gibi, mevcut gerçeklerle uyumludurlar ve roket ve uzay endüstrisinin tüm gereksinimlerini karşılarlar. Pekala, diğer gezegenlere ve hatta diğer gezegen sistemlerine uçuşlar yalnızca yeni motor sorunuyla değil, aynı zamanda henüz çözülmemiş diğer sorunların bir listesi ile de ilişkilidir.
- Yazar: Ilya Legat
- Kullanılan fotoğraflar: https://sciences.ucf.edu