Инженер NASA рассматривает ускоритель частиц в качестве ракетного двигателя
Ускоритель частиц в качестве двигателя? Почему бы и нет!
На сегодняшний день межпланетные полеты (не говоря уже о перемещениях за пределы нашей Солнечной системы) упираются в одну проблему — недостаточная мощность ракетных двигателей. Конечно, непрерывно ведутся работы по улучшению этого компонента ракет. Кто-то даже всерьез занимается вопросом создания ионного двигателя, но дальше всех пошел инженер NASA Дэвид Бернс, который предлагает использовать в качестве двигателя ускоритель частиц.
Как построить двигатель для межпланетных полетов?
Сразу оговоримся (как, собственно, это и сделал автор идеи в своем докладе), что идея создания подобного двигателя — это лишь концепция. Рабочего прототипа у NASA на данный момент нет. Инженер Дэвид Бернс из Космического центра Маршалла NASA предложил использовать ускоритель частиц, который имеет спиралевидную форму. Он назвал такой двигатель «винтовым».
Подобный космический двигатель можно использовать для того, чтобы длительное время удерживать спутники на орбите без дозаправки, — говорит господин Бернс. — Он может также быть полезен при перемещении космических кораблей на огромные расстояния, развивая скорость, близкую к световой. Если, конечно, расчеты верны и они не противоречат законам физики.
Конструкция двигателя основана на третьем законе Ньютона. Если кто-то вдруг забыл, то вкратце напомним: третий закон Ньютона или закон равенства действия и противодействия — один из трёх основных законов ньютоновской механики. Он говорит о том, что каждому действию всегда есть равное и противоположное ему противодействие. В качестве примера инженер NASA описывает прямой запаянный с двух сторон стержень, внутри которого движется груз. Груз, двигающийся вдоль прямого стержня внутри стержня, заставит его перемещаться назад и вперед по свободной от трения поверхности.
Однако же если вместо груза использовать ускоритель частиц, который движется по спирали, то все меняется. При движении вперед, его потенциальная энергия увеличивается, и она падает при движении назад. Таким образом, когда элемент попадает в переднюю камеру стержня, происходит движение вперед. Бернс считает, что если винтовому двигателю дать достаточно времени и энергии, он сможет достичь с помощью ускорителя частиц потенциально релятивистских скоростей. Иллюстрация этого процесса представлена на рисунке ниже.
Теоритический принцип действия нового двигателя
При этом есть у такого вида двигателя и ряд ограничений. В первую очередь, на Земле в полной мере протестировать подобный двигатель просто не получится, так как работать он будет лишь в условиях полного отсутствия трения. То есть в открытом космосе. Другой момент — это размеры самого двигателя. При диаметре в 12 метров его длина составит почти 200 метров. И это лишь двигатель без жилых отсеков, вспомогательного оборудования, систем жизнеобеспечения и так далее. В условиях космоса такие размеры невелики, но чтобы вы понимали масштаб: МКС на данный момент имеет длину порядка 100 метров, а Starship от Илона Маска — около 50 метров.
Другой момент касается энергоэффективности. Потребуется около 125 мегаватт для того, чтобы получить хотя бы один ньютон силы. Также неэффективность установки может возникнуть из-за того, что его конструкция может нарушать закон сохранения импульса. Но инженер считает, что «стоит хотя бы попробовать», прежде чем отказаться от этой идеи.
Автор: Владимир Кузнецов
Источник: Hi-News.ru
