Projekt Valkyrie - Project Valkyrie

The Valkyrie je teoretická kosmická loď navržená uživatelem Charles Pellegrino a Jim Powell (fyzik v Brookhaven National Laboratory ). Valkyrie je teoreticky schopna zrychlit na 92% rychlosti světla a poté zpomalit, přičemž nese malou lidskou posádku k dalšímu hvězdnému systému.[1]

Design

Vysoký výkon Valkyrie lze přičíst jeho inovativnímu designu. Místo pevné kosmické lodi s raketou vzadu je Valkyrie postavena spíše jako a vlak lanovky, přičemž prostory pro posádku, palivové nádrže, radiační stínění a další důležité součásti byly taženy mezi předními a zadními motory na dlouhých postrojích. To výrazně snižuje hmotnost lodi, protože již nevyžaduje těžké konstrukční prvky a radiační stínění. To je značná výhoda, protože v raketě bude každý další kilogram užitečného zatížení (suchá hmotnost) vyžadovat odpovídající extra množství pohonné látky nebo paliva.

Valkyrie bude mít modul posádky vlečený 10 kilometrů za motorem. Malý 20 cm silný wolframový štít visel 100 metrů za motorem, aby pomohl chránit modul koncové posádky před škodlivým zářením.[2] Palivová nádrž může být umístěna mezi modulem posádky a motorem, aby byla ještě lépe chráněna. Na zadním konci lodi by byl druhý motor, který loď použila ke zpomalení. Přední motor a nádrž zadržující přívod paliva mohou být před zpomalením odhodeny, aby se snížila spotřeba paliva.[1] Upevňovací systém vyžaduje, aby se prvky lodi musely pohybovat „nahoru“ nebo „dolů“ postroji v závislosti na směru letu.

Motory

Zpočátku motor Valkyrie pracoval s použitím malého množství antihmota zahájit extrémně energetickou fúzní reakci. Magnetická cívka zachycuje výfukové produkty této reakce a vypuzuje je rychlostí výfuku 12–20% rychlosti světla (35 000–60 000 km / s). Jak se kosmická loď blíží 20% rychlosti světla, do motorů se přivádí více antihmoty, dokud se nepřepne na zničení antihmoty čisté hmoty.[2] Tento režim použije k urychlení zbývající části cesty na 0,92 c. Pellegrino odhaduje, že loď by potřebovala 100 tun hmoty a antihmoty k dosažení 0,1-0,2c, s neurčeným přebytkem hmoty, aby zajistila efektivní využití antihmoty. K dosažení rychlosti 0,92 c a následnému zpomalení by Valkyrie vyžadovala hmotnostní poměr 22 (nebo 2200 tun paliva pro 100tunovou kosmickou loď).[1]

Při takové vysoké rychlosti by náhodné úlomky byly velkým nebezpečím. Při zrychlování používá Valkyrie zařízení, které kombinuje funkce štítu proti částicím a kapalný kapičkový radiátor. Odpadní teplo se odvádí do kapiček kapaliny, které se odlévají před lodí. Jak loď zrychluje, kapičky (nyní v pohodě) účinně padají zpět do lodi, takže se systém recykluje sám. Během zpomalení bude loď chráněna ultratenkými štíty na deštníky, doplněnými protiprachovým štítem, případně vyrobeným rozdrcením kousků vyřazeného prvního stupně.[1]

Kritika

Hlavní problém proveditelnosti Valkyrie[Citace je zapotřebí ] (nebo pro žádný pohon antihmoty paprskem) spočívá v jeho požadavku na množství paliva antihmoty měřené v tunách. Antihmota nemůže být vyrobena s účinností vyšší než 50% (to znamená, že k výrobě jednoho gramu antihmoty je zapotřebí dvakrát tolik energie, kolik byste dostali zničení tohoto gramu gramem hmoty). Protože půl kilogramu antihmoty by přineslo 9 × 1016 J pokud je zničeno stejným množstvím hmoty,[3] to rychle zvyšuje enormní energetické nároky na jeho výrobu. K výrobě 50 tun antihmoty by Valkyrie vyžadovalo 1,8 × 1022 J. Jedná se o stejné množství energie, které celá lidská rasa v současné době používá asi za čtyřicet let.

To lze vyřešit vytvořením skutečně obrovské elektrárny pro továrnu na antihmotu, pravděpodobně v podobě obrovského množství solární panely s celkovou rozlohou milionů čtverečních kilometrů nebo více fúzní reaktory. Alternativně hybridní pohon antihmoty-fúze, který Valkyrie používá, zrychlil až na 0,2C by vyžadovalo mnohem méně antihmoty as rychlostí výfukového plynu 30–60 000 km · s−1, stále se celkem příznivě srovnává s konkurenčními motory, jako je například pulzní pohon setrvačné izolace používaný Projekt Daedalus nebo Projekt Orion. Lehkou konstrukci Valkyrie lze také použít na širokou škálu vesmírných vozidel.

Použitím lan není žádná tuhost mezi prvky lodi a motory. Bez aktivního zrychlení nebo tahu, který táhne a narovnává řetězy, představuje nejmenší nevyváženost, nadměrná síla nebo pohyb prvků lodi do různých letových konfigurací nebezpečí kolize mezi prvky lodi a motory. Jelikož dlouhodobý vesmírný let při mezihvězdných rychlostech způsobuje erozi v důsledku srážky s částicemi, plyny, prachem a mikrometeority, jsou postroje doslova životními liniemi.[4][5] Změna kurzu nebo otočení lodi vyžaduje nové umístění nebo vyrovnání každého prvku lodi a pravděpodobně při tom spotřebuje více paliva.

Protože jsou radiátory kapiček kapaliny (LDR) rozmístěny na druhé straně pohonu a na hlavním tělese, jsou kapičky a kolektory vystaveny druhé polovině tepelné energie z gama záření zničení antihmoty. Pokud je celková plocha kolektorů větší než radiační štít, sloužila by LDR spíše k ochlazení než štít hlavních komponent lodi.[6]

Maličkosti

Ve filmu je povrchně podobná hvězdná loď Avatar.[7]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d „Hvězdná loď antihmoty Valkyrie“. Atomové rakety: pomalejší než světlo. 19. prosince 2009.
  2. ^ A b „Vesmírná loď Valkyrie - další obrovský skok?“. Upravený záznam průvodce. BBC. 8. srpna 2006.
  3. ^ „Rovnocennost hmoty a energie“. Stanfordská encyklopedie filozofie. 12. září 2001.
  4. ^ Space Tethers: Design Criteria Technické memorandum NASA 108537, červenec 1997
  5. ^ There and Back Again: A Layman's Guide to Ultra-Reliability for Interstellar Missions Archivováno 08.05.2014 na Wayback Machine Henry Garrett, 30. července 2012
  6. ^ Anderson, Rupert W. (28. března 2015). Kosmické kompendium: mezihvězdné cestování. ISBN  9781329022027.
  7. ^ „Kosmická loď v Avataru je Valkyrie antihmotový raketový design“. nextbigfuture.com. 26. ledna 2010.

externí odkazy