Hoe Elektromagnetische Voortstuwing Zal Werken

{h1}

Krijg een sneak peek (nog voor nasa-wetenschappers) naar een nieuw type ruimteschip dat door elektromagneten door de ruimte kan worden geschud.

Al tientallen jaren zijn de enige middelen voor ruimtevaart raketmotoren die van chemische voortstuwing afstappen. Nu, aan het begin van de 21e eeuw, ontwikkelen lucht- en ruimtevaarttechnici innovatieve manieren om ons naar de sterren te brengen, inclusief lichte voortstuwing, voortstuwing met kernfusie en aandrijving met antimaterie. Een nieuw type ruimtevaartuig dat geen drijfgas bevat, wordt ook voorgesteld. Dit type ruimtevaartuig, dat door elektromagneten door de ruimte zou worden geschud, zou ons verder kunnen brengen dan al deze andere methoden.

Wanneer afgekoeld tot extreem lage temperaturen, vertonen elektromagneten een ongewoon gedrag: gedurende de eerste paar nanoseconden nadat er elektriciteit op is aangebracht, trillen ze. David Goodwin, een programmamanager bij het Office of High Energy and Nuclear Physics van het Amerikaanse ministerie van Energie, stelt voor dat als deze vibratie in één richting kan worden ingesloten, dit voldoende schok kan geven om ruimtevaartuigen verder en sneller de ruimte in te sturen dan enige andere voortstuwingsmethode in ontwikkeling.

Goodwin werd uitgenodigd om zijn idee te presenteren op een Joint Propulsion Conference op 8 juli 2001 in Salt Lake City, Utah. In deze editie van Hoe dingen zullen werken, je zult zien hoe Goodwin's elektromagnetische voortstuwingssysteem werkt en hoe het ruimtevaartuig diep in de ruimte kan sturen.

Jolting Into Space

Het hart van het systeem is de superkoeling, solenoïde-achtige elektromagneet en de metalen plaat die een asymmetrie in het magnetisch veld veroorzaakt.

Het hart van het systeem is de superkoeling, solenoïde-achtige elektromagneet en de metalen plaat die een asymmetrie in het magnetisch veld veroorzaakt.

Het Ministerie van Energie van de Verenigde Staten (DOE) is meestal niet bezig met het ontwikkelen van voortstuwingssystemen voor NASA, maar het werkt voortdurend aan betere supergeleidende magneten en zeer snelle, krachtige energie. solid-state switches. Halverwege de jaren negentig was Goodwin voorzitter van een sessie voor NASA's baanbrekende voortstuwingsfysicaproject, dat werkt aan het ontwerp van voortstuwingssystemen die geen drijfgas hebben, een zeer hoog energiesysteem gebruiken en uiteindelijk traagheid kunnen overwinnen.

"Het leek erop dat er een manier moest zijn om deze technologie te gebruiken die [DOE-wetenschappers] aan het ontwikkelen waren om de NASA te helpen hun doelen te bereiken, en het is in wezen daaruit voortgekomen," zei Goodwin. Wat voortkwam uit het DOE-onderzoek was Goodwin's idee voor een voortstuwingssysteem met ruimte, dat gebruik maakt van supergekoelde, supergeleidende magneten die 400.000 keer per seconde trillen. Als deze snelle puls in één richting kan worden gericht, kan deze een zeer efficiënt ruimtevoortstuwingssysteem vormen met de mogelijkheid om snelheden te bereiken in de orde van een fractie van 1 procent van de snelheid van het licht.

Tijdens de eerste 100 nanoseconden (miljardsten van een seconde) van een oplopende elektromagneet bevindt de elektromagneet zich in een niet-stabiele toestand waardoor het zeer snel pulseert. Nadat het oploopt, bereikt het magnetische veld een stabiele toestand en vindt geen pulsering plaats. Goodwin beschrijft de elektromagneet die hij gebruikt als een solenoide, wat in feite een supergeleidende magnetische draad is gewikkeld rond een metalen cilinder. De volledige structuur heeft een diameter van 1 voet (30,5 cm), een hoogte van 3 voet (91,4 cm) en een gewicht van 55,12 pond (25 kg). De draad gebruikt voor dit voortstuwingssysteem is een niobium-tin-legering. Verschillende van deze draadstrengen worden in een kabel gewikkeld. Deze elektromagneet wordt vervolgens supergekoeld met vloeibaar helium tot 4 graden Kelvin (-452,47 F / -269,15 C).

Om de magneet te laten trillen, moet je een asymmetrie in het magnetisch veld veroorzaken. Goodwin is van plan om opzettelijk een metalen plaat in het magnetische veld om de vibrerende beweging te verbeteren. Deze plaat zou gemaakt zijn van koper, aluminium of ijzer. De aluminium en koperen platen zijn betere geleiders en hebben een groter effect op het magnetisch veld. De plaat wordt opgeladen en geïsoleerd van het systeem om de asymmetrie. Vervolgens zou de plaat in de paar microseconden (miljoensten van een seconde) worden leeggemaakt voordat de magneet in de tegenovergestelde richting zou kunnen oscilleren.

"Nu, de vangst hier is, kunnen we deze toestand van niet-stabiele toestand op zo'n manier gebruiken dat het slechts in één richting beweegt?" Goodwin zei. "En dat is waar het heel onzeker is dat dat kan worden gedaan. Daarom zouden we graag een experiment doen om erachter te komen." Goodwin zoekt samen met de medewerking van Boeing financiering van NASA om een ​​dergelijk experiment uit te voeren.

De sleutel tot het systeem is de solid-state schakelaar dat zou de elektriciteit mediëren die wordt verzonden van de voeding naar de elektromagneet. Met deze schakelaar wordt de elektromagneet in principe 400.000 keer per seconde aan en uit gezet. Een halfgeleider-schakelaar lijkt op een extra grote computerchip - stel je een microprocessor ter grootte van een hockeypuck voor. Het is zijn taak om het stationaire vermogen te nemen en om te zetten in een zeer snelle hoogvermogenpuls 400.000 keer per seconde bij 30 ampère en 9.000 volt.

In het volgende gedeelte leer je waar het systeem zijn kracht uithaalt en hoe het toekomstige ruimtevaartuigen voorbij ons zonnestelsel kan sturen.

Voorbij ons zonnestelsel

Het Amerikaanse ministerie van Energie werkt ook aan plannen voor een kernreactor voor de NASA. Goodwin is van mening dat deze reactor kan worden gebruikt voor het aandrijven van het elektromagnetisch voortstuwingssysteem. De DOE werkt aan het verkrijgen van financiering van de NASA en tegen 2006 zou een reactor van 300 kilowatt klaar kunnen zijn.Het voortstuwingssysteem zou zijn geconfigureerd om het door de reactor opgewekte thermische vermogen om te zetten in elektrische energie.

"Voor de diepe ruimte, Mars en daarbuiten, moet je behoorlijk nucleair gaan als je massa gaat verplaatsen," zei Goodwin.

De reactor genereert stroom door het proces van geïnduceerde kernsplijting, die energie genereert door atomen te splitsen (zoals uranium-235-atomen). Wanneer een enkel atoom splitst, maakt het grote hoeveelheden warmte en gammastraling vrij. Eén pond (0,45 kg) hoogverrijkt uranium, zoals dat gebruikt voor het aandrijven van een nucleaire onderzeeër of een nucleair vliegdekschip, is gelijk aan ongeveer 1 miljoen gallon (3,8 miljoen liter) benzine. Eén pond uranium is ongeveer zo groot als een honkbal, dus het kan een ruimteschip lange tijd van stroom voorzien zonder er veel ruimte voor in beslag te nemen. Dit soort nucleair aangedreven, elektromagnetisch aangedreven ruimteschip zou ongelofelijk grote afstanden kunnen afleggen.

Deze inhoud is niet compatibel op dit apparaat.

Thermische energie van een kernreactor kan worden omgezet in elektriciteit om het ruimtevaartuig van stroom te voorzien. Hier zien we een uranium-235-kern splitsen door geïnduceerde splijting.

"Je kunt de dichtstbijzijnde ster niet halen, maar je kunt missies naar de heliopauze bekijken," zei Goodwin. "Als het zeer goed werkte, zou het snelheden van een fractie van 1 procent van de lichtsnelheid kunnen bereiken. Zelfs dan zou het honderden jaren duren om de dichtstbijzijnde ster te bereiken, wat nog steeds onpraktisch is."

De heliopause is het punt waarop de zonnewind van de zon de interstellaire zonnewind ontmoet die is gecreëerd door de andere sterren. Het ligt ongeveer 200 astronomische eenheden (AU) van de zon (de exacte locatie van de heliopauze is onbekend). Eén AU is gelijk aan de gemiddelde afstand van de zon tot de aarde, of ongeveer 93 miljoen mijl (150 miljoen km). Ter vergelijking: Pluto is 39,53 AE van de zon.

Om mensen te verplaatsen, zou er een veel groter apparaat moeten worden gebouwd, maar de 1,8 meter lange, 3 meter hoge elektromagnetische kan kleine, onbemande ruimtetuigen als een interstellaire sonde naar zeer verre afstanden duwen. Het systeem is zeer efficiënt, volgens Goodwin, en het geeft veel kracht via een supergeleider. De vraag is of wetenschappers die kracht kunnen omzetten in voortstuwing zonder de magneet te vernietigen. De snelle trilling zou de magneet waarschijnlijk naar de rand van zijn kracht brengen.

Sceptici van een dergelijk systeem zeggen dat alle Goodwin het zal volbrengen door de magneet zeer snel te laten trillen, maar hij zal nergens heen gaan. Goodwin geeft toe dat er nog geen bewijs is dat zijn voortstuwingssysteem zal werken. "Het is hoogst speculatief, en op mijn meest woest optimistische dagen, denk ik dat er één kans in 10 is dat het zou kunnen werken," zei Goodwin. Natuurlijk geloofden mensen 100 jaar geleden dat we nog minder kans hadden om ooit in de ruimte te komen.


Video Supplement: How does an Electric Car work ? | Tesla Model S.




Onderzoek


Mission To Drill Into Buried Antarctic Lake Hits Snag
Mission To Drill Into Buried Antarctic Lake Hits Snag

10 Soorten Onderzoeksbias
10 Soorten Onderzoeksbias

Science Nieuws


'Jaloerse' Hermafrodiete Garnalen Moorden Hun Rivalen
'Jaloerse' Hermafrodiete Garnalen Moorden Hun Rivalen

Vrijdag De 13E: The Science Behind The 'Unlucky' Day
Vrijdag De 13E: The Science Behind The 'Unlucky' Day

Strange Creature Immune To Pain
Strange Creature Immune To Pain

Waarom Vindt Er Nog Steeds Pest Plaats In De Westerse Vs?
Waarom Vindt Er Nog Steeds Pest Plaats In De Westerse Vs?

Sex Toys & Coffee Art: Obscure (And Fascinating) Tech Neemt Ces 2016 Over
Sex Toys & Coffee Art: Obscure (And Fascinating) Tech Neemt Ces 2016 Over


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com