gov-civil-vilareal.ptFysikeren designer magnetisk kraftmotor, der kunne skyde os til den røde planet
>Da SpaceX fortsætter testfasen for Starship og entusiasme spredte sig til en egentlig besætningsflyvning til Mars, blev et interessant magnetisk skyde raket -koncept udtænkt af fysiker Fatima Ebrahimi ved det amerikanske energiministerium (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) kan gøre missionen meget mere omkostningseffektiv.
Muligheden for sikre, bæredygtige fremdriftssystemer, der vil udkonkurrere traditionelle kemisk-baserede raketmotorer på dybe rumrejser, ikke kun i vores eget solsystem, men en dag måske til en fjern galakse uden for Mælkevejen, er først og fremmest astrofysikeres sind.
Ion-thrustere, der engang var standard accelerationsmåde for fantasifulde sci-fi-forfattere og nu den foretrukne positioneringsmotor for NASA-forskere og ingeniører i deres satellitter, kan have større udholdenhed og er meget billigere at betjene, men genererer et lille tryk for acceleration formål. Dette er ikke ligefrem en levedygtig mulighed for en tur til den røde planet, hvor hundredvis af tons rumfartøjer flyttes hen over himlen.
Ebrahimis Princeton -team har udviklet et nyt koncept, der indebærer at bruge den samme grundlæggende kosmiske mekanisme, der hjælper med at skubbe solblusser udad fra vores sol. Disse voldelige udbrud består af ladede atomer og partikler kendt som plasma, som er fængslet inde i intense magnetiske felter. Deres resultater blev offentliggjort på online -forskningsstedet, Journal of Plasma Physics .
For at udnytte denne dynamiske energi til et effektivt fremdriftssystem er Ebrahimi målrettet mod en form for interaktion kaldet magnetisk genforbindelse, hvor magnetfelter i stærkt ladede plasmamiljøer automatisk omstrukturerer sig selv for at konvergere, adskille og konvergere igen.
Konsekvenserne af denne cykliske reaktion er et imponerende kraftværk med kinetisk energi, termisk energi og partikelacceleration. Dette fænomen er ikke begrænset til stjerner, men forekommer også inden for vores planets atmosfære og Tokamak -fusionsreaktorer, såsom PPPL’s National Spherical Torus Experiment.
Denne innovative thruster producerer bevægelse ved at skubbe ud både plasmapartikler og magnetbobler kendt som plasmoider, hvilket øger kraften til fremdriften.
'Langdistancerejser tager måneder eller år, fordi den specifikke impuls fra kemiske raketmotorer er meget lav, så det tager et stykke tid at få fartøjet til at komme i fart,' Ebrahimi forklarer . 'Men hvis vi laver thrustere baseret på magnetisk genforbindelse, så kunne vi tænkes at gennemføre langdistancemissioner på kortere tid. Mens andre thrustere kræver tung gas, lavet af atomer som xenon, kan du i dette koncept bruge enhver form for gas, du ønsker. '
Kredit: Elle Starkman, PPPL Office of Communications og ITER
En magnetisk thruster fungerer på en måde som moderne ion -thrustere, der bliver mere og mere almindelige på en lang række sonder og rumfartøjer. Disse fungerer ved at oplade en drivgasserbase, der består af tunge atomer som xenon, og derefter indføre et elektrisk felt og få dem til at accelerere. I Ebrahmis spændende koncept rekrutteres magnetfelter til accelerationsjobbet.
I øjeblikket indikerer computersimuleringer afledt af PPPL -computere og National Energy Research Scientific Computing Center ved Lawrence Berkeley National Laboratory i Berkeley, Californien, at magnetiske genforbindelsespropellere teoretisk set kan producere udstødningshastigheder ti gange hurtigere end alle elektriske fremdriftssystemer, der bruges i dag.
Dette arbejde var inspireret af tidligere fusionsarbejde, og det er første gang, at plasmoider og genforbindelse er blevet foreslået til rumdrift, Tilføjede Ebrahimi . Det næste trin er at bygge en prototype!
