Dala harakatlanishi - Field propulsion

Dala harakatlanishi ning tushunchasi kosmik kemani harakatga keltirish qaerda yo'q yoqilg'i kerak, ammo buning o'rniga momentum ning kosmik kemalar kosmik kemaning tashqi bilan o'zaro ta'sirida o'zgaradi majburiy maydonlar yulduzlar va sayyoralardan tortishish va magnit maydonlari kabi. Bu shunchaki spekulyativ va hali amaliy qo'llanilishi yoki nazariy jihatdan to'g'ri ekanligi isbotlanmagan.

Turlari

Amaliy usullar

Hozirda kosmosda keng foydalanilmasa ham, elektromagnit maydonlar dengiz suvi yoki qo'zg'alish uchun plazma kabi o'tkazuvchi muhitga ta'sir ko'rsatadigan "Dala harakatlanishi" ning er yuzida tasdiqlangan misollari mavjud. magnetohidrodinamika yoki MHD. MHD elektr motorlariga o'xshaydi, ammo harakatlanuvchi qismlar yoki metall o'tkazgichlardan foydalanish o'rniga, suyuqlik yoki plazma o'tkazgichlar ishlatiladi. EMS-1 va yaqinda Yamato 1[1] birinchi bo'lib patentda taklif qilingan ushbu elektromagnit maydonni harakatga keltiruvchi tizimlarining namunalari AQSh 5333444 .[2] MHD-ni kosmik muhitga tatbiq etish, albatta, NASA singari tajribalarda bo'lgani kabi elektrodinamik bog'lash, Lorents tomonidan boshqariladigan orbitalar,[3] The qanotsiz elektromagnit havo vositasi va magnetoplazmadinamik itaruvchi vosita (bu yoqilg'idan foydalanadi).

Elektrohidrodinamika kabi elektr zaryadlangan suyuqliklar harakatlanish va chegara qatlamini boshqarish uchun ishlatiladi ionli harakat[iqtibos kerak ]

Dala harakati sifatida erkin ko'rib chiqilishi mumkin bo'lgan boshqa amaliy usullarga quyidagilar kiradi: tortishish yordami sayyorani ishlatadigan traektoriya tortishish kuchi maydonlar va orbital impuls; Quyosh yelkanlari va magnit yelkanlari navbati bilan foydalaning radiatsiya bosimi va quyosh shamoli kosmik kemalarni surish uchun; Aerobraking kosmik kemaning nisbiy tezligini o'zgartirish uchun sayyora atmosferasidan foydalanadi. Oxirgi ikkitasi, aslida, jismoniy zarralar bilan momentum almashinuvini o'z ichiga oladi va odatda maydonlar bilan o'zaro ta'sir sifatida ifodalanmaydi, lekin ular ba'zida kosmik kemani yoqish kerak emasligi sababli maydon harakatlanishining namunalari sifatida kiritiladi.[iqtibos kerak ]

Spekulyativ usullar

Taklif qilingan boshqa tushunchalar "chegara fizikasi" va dan tushunchalar yordamida spekulyativdir zamonaviy fizika. Hozirga qadar ushbu usullarning hech biri aniq ko'rsatilmagan va amalda kamroq isbotlangan.

The Yog'och effekti ning bahsli kontseptsiyasiga asoslanadi harakatsizlik va uchun tenglamalarning ma'lum echimlari Umumiy nisbiylik. Ushbu ta'sirni aniq namoyish etishga urinayotgan tajribalar 1990-yillardan beri o'tkazilib kelinmoqda.

Spekulyativ bo'lishiga qaramay, gipoteza qilingan nol nuqtali elektromagnit to'lqin maydonining impuls oqimiga qo'shilish kabi g'oyalar stoxastik elektrodinamika mavjud nazariy fizika paradigmasi doirasida qo'shimcha tadqiqotlar o'tkazish uchun ishonchli asosga ega.

Aksincha, hozirgi paradigmalardan tashqarida fizikaga tayanadigan dala harakatlanishiga oid takliflarning misollari yorug'likdan tezroq, burama disk va antigravitatsiya va tez-tez jozibali tavsiflovchi iboralardan biroz ko'proqni tashkil qiladi, ammo jismoniy asoslari ma'lum emas[iqtibos kerak ]. Energiya va momentumni saqlash ma'lum sharoitlarda (yoki tarozida) saqlanib qolishi ko'rsatilgunga qadar, har qanday muhokama qilinadigan bunday sxemalar ba'zi bir tashqi manbalardan, masalan, mahalliy kuch maydonidan energiya va momentumning kosmosga uzatilishiga tayanishi kerak. burilish uni kosmosdagi boshqa momentum va / yoki energiya manbalaridan (energiya va impulsning saqlanishini ta'minlash uchun) olish kerak.[iqtibos kerak ]


Kosmosning fizik tuzilishiga asoslangan maydon harakatlanishi

Ushbu kontseptsiya umumiy nisbiylik nazariyasiga va kvant maydon nazariyasi undan kosmik jismoniy tuzilishga ega degan fikrni taklif qilish mumkin. Makroskopik tuzilish umumiy nisbiylik nazariyasi va mikroskopik tuzilish kvant maydon nazariyasi bilan tavsiflanadi, g'oya kosmik kemasi atrofidagi bo'shliqni deformatsiya qilishdir. Kosmosni deformatsiya qilish orqali kosmik kemaning orqasida oldingisidan yuqori bosimga ega mintaqani yaratish mumkin edi. Tufayli bosim gradyani kosmik kemaga kuch sarflanib, bu o'z navbatida harakatlanish kuchini yaratadi.[4] Ushbu qo'zg'alish kontseptsiyasining mutlaqo nazariy mohiyati tufayli, tortishish miqdori va erishish mumkin bo'lgan maksimal tezlikni aniqlash qiyin. Hozirgi vaqtda maydonni harakatga keltiruvchi tizim uchun faqat umumiy nisbiylik nazariyasiga asoslangan va kvant maydon nazariyasiga asoslangan ikki xil tushunchalar mavjud.[5]

In umumiy relyativistik maydonni harakatga keltirish tizimi kosmik kauchukka o'xshash elastik maydon deb hisoblanadi, ya'ni kosmosning o'zi cheksiz elastik tanasi sifatida qaralishi mumkin. Agar makon-vaqt egri chiziqlar, bosimning ichki maydoniga xizmat qiladigan normal ichki sirt kuchlanishi hosil bo'ladi. Kosmik kemaning orqasida juda ko'p egri sirtlarni yaratish orqali kosmik kemaning tezlashishi uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan bir tomonlama sirt kuchiga erishish mumkin.[5]

Uchun kvant maydonining nazariy harakatlanish tizimi u kvant maydon nazariyasi tomonidan aytilganidek va kvant elektrodinamikasi, bu kvant vakuum nurlanmaydigan rejimda va a da nol nurlanadigan elektromagnit maydondan iborat nol nuqtali energiya holati, mumkin bo'lgan eng past energiya holati. Shuningdek, materiyaning elementar birlamchi zaryadlangan jismlardan tashkil topganligi nazarda tutilgan, partonlar elementar osilatorlar sifatida bir-biriga bog'langan. Elektromagnit nol nuqta maydonini qo'llash orqali a Lorents kuchi partonlarda qo'llaniladi. Buni a-da ishlatish dielektrik material massa inertsiyasiga ta'sir qilishi mumkin va shu bilan material ichida stress yoki kuchlanish hosil qilmasdan materialning tezlashishini hosil qiladi.[5]

Tabiatni muhofaza qilish to'g'risidagi qonunlar

Impulsni saqlash harakatga keltiruvchi tizimlarning asosiy talabidir, chunki eksperimentlarda impuls doimo saqlanib qoladi,[6]. Ushbu saqlanish qonuni Nyuton va Galileylarning nashr etilgan ishlarida o'z ifodasini topgan, ammo fizika qonunlarining fazoviy tarjima simmetriyasidan kelib chiqadigan asosiy darajada kelib chiqadi. Noether teoremasi. Harakatlantiruvchi texnologiyalarning har birida impulsning oldinga siljishini muvozanatlash uchun "c" yorug'lik tezligida orqaga yo'naltirilgan impuls bilan energiya almashinuvining biron bir shakli talab qilinadi. Tashqi maydon bilan o'zaro bog'liqlik bo'lmasa, "F" itarish kuchini yaratish uchun zarur bo'lgan "P" kuchi beriladi massa chiqarilganda yoki agar massasiz energiya chiqarilsa.

Foton raketasi uchun samaradorlik raqobatbardosh bo'lish uchun juda kichikdir.[7] Ejektsiya tezligi yorug'lik tezligidan kam bo'lsa yoki mahalliy maydon kosmosda joylashgan xuddi shu turdagi boshqa keng ko'lamli maydon bilan o'zaro ta'sirlashishi mumkin bo'lsa, boshqa texnologiyalar yaxshi samaradorlikka ega bo'lishi mumkin.

Afzalliklari

Dala harakatlantiruvchi tizimlarining asosiy afzalligi shundaki, unga yoqilg'i quyish vositasi kerak emas, faqat energiya manbai kerak. Bu shuni anglatadiki, kosmik kemada hech qanday yoqilg'ini saqlash va tashish shart emas, bu uni uzoq vaqt davomida jozibador qiladi sayyoralararo yoki hatto yulduzlararo boshqariladigan missiyalar.[5] Amaldagi texnologiyalarga ko'ra, orqaga qaytish uchun mo'ljallangan katta miqdordagi yoqilg'i maqsadga etkazilishi kerak foydali yuk umumiy kosmik kemaning. Yoqilg'i yukining ortishi uni tezlashtirish uchun ko'proq kuch talab qiladi va undan ham ko'proq yoqilg'i talab qiladi, bu hozirgi raketa texnologiyasining asosiy kamchiligi hisoblanadi. Orbitaga chiqa oladigan vodorod-kislorodli raketaning taxminan 83% yoqilg'idir.[8]

Cheklovlar

Dala qo'zg'alishi bilan yoqilg'i idishi talab qilinmaydi degan fikr texnik jihatdan noto'g'ri. Yuqori tezliklarga erishish uchun zarur bo'lgan energiya beparvo bo'la boshlaydi yulduzlararo sayohat. Masalan, 1-tonna 1/10 qismida sayohat qilayotgan kosmik kemasi yorug'lik tezligi ko'taradi a kinetik energiya 4,5 × 10 dan17 jyul, 5 ga teng kg ga ko'ra massa-energiya ekvivalenti. Bu shuni anglatadiki, bunday tezlikni tezlashtirish uchun, qanday qilib erishilgan bo'lishidan qat'i nazar, kosmik kemasi kamida 5 kg massa / energiya tezlikni oshirib, 100% samaradorlikni tasavvur qiling. Garchi bunday massa "chiqarib yuborilmagan" bo'lsa ham, u hali ham "yo'q qilingan".

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ http://www.ovaltech.ca/pdfss/mhddesign.pdf
  2. ^ Meng, JC.S. (1994). AQSh Patent raqami 5333444. Vashington shahar: AQSh Patent va savdo markasi idorasi.
  3. ^ http://www.ovaltech.ca/pdfss/Lorentz_Actuated_Orbits_1385Peck.pdf
  4. ^ Musha, Takaaki (2018 yil 15-fevral). Kosmik sayohat uchun dala harakatlanish tizimi: yulduzlararo sayohat uchun odatiy bo'lmagan harakatlanish fizikasi. Bentam kitoblari. 20-37 betlar. ISBN  978-1-60805-566-1.
  5. ^ a b v d Minami, Yoshinari; Musha, Takaaki (2013 yil fevral). "Kosmik sayohat uchun maydonni harakatga keltiruvchi tizimlar". Acta Astronautica. 82 (2): 215–20. Bibcode:2013AcAau..82..215M. doi:10.1016 / j.actaastro.2012.02.027.
  6. ^ Xo-Kim, Quang; Kumar, Narendra; Lam, Garri S. S. (2004). Zamonaviy fizikaga taklif (rasmli nashr). Jahon ilmiy. p. 19. ISBN  978-981-238-303-7. 19-betning ko'chirmasi
  7. ^ V. Smilga tomonidan foton raketasi bo'lmaydi http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/611872.pdf
  8. ^ Pettit, Don. "Raketa tenglamasining zulmi". NASA.

Tashqi havolalar