Auto >> Automobiel >  >> Motor

Zullen er ooit ruimteschepen in onze garages worden geparkeerd?

Er zijn veel dingen over het schip van Han en andere schepen die je in Star Wars ziet, die buitengewoon aantrekkelijk zijn. Luke's X-Wing-jager is bijvoorbeeld klein genoeg om je voor te stellen dat hij in een garage past, maar hij heeft blijkbaar genoeg brandstof en voorraden (zoals zuurstof) aan boord om afstanden van vele lichtjaren af ​​te leggen. Alle schepen lijken te hebben:

  1. Ongelooflijk krachtige en efficiënte motoren die zeer kleine hoeveelheden brandstof verbruiken
  2. Extreem effectieve kunstmatige zwaartekrachtsystemen
  3. Evenzo effectieve traagheidsdempingssystemen, waardoor het schip in slechts een paar seconden van nul naar miljoenen mijlen per uur kan gaan zonder het schip in een pannenkoek te pletten
  4. Het vermogen om sneller te reizen dan het licht.

Niemand heeft ook maar het minste idee hoe we de punten 2 tot en met 4 in deze lijst vandaag kunnen bereiken, dus laten we ze negeren en ons alleen op de motoren concentreren. Zul je ooit een auto ter grootte van een auto hebben die naar de maan kan vliegen?

De Saturn V-raketten die Amerikaanse astronauten naar de maan stuurden, laten je de huidige stand van de technologie zien. De Saturn V is een chemische raket. Het was 363 voet (110 meter) lang en woog 3.000 ton (2.727.000 kg). Dit is nauwelijks iets dat in uw garage zou passen! Bovendien zou het voor de gemiddelde persoon moeilijk zijn om het te betalen. Of om hem te vullen -- hij vervoerde meer dan 5 miljoen pond (2.272.000 kg) brandstof!

Om vanuit je garage naar de maan te kunnen knallen, heb je één ding nodig:brandstof met een veel hogere energiedichtheid. How Nuclear Radiation Works bespreekt bijvoorbeeld het feit dat een pond hoogverrijkt uranium genoeg energie bevat om ongeveer 1.000.000 gallon (4 miljoen liter of zo) benzine te evenaren. Met andere woorden, ongeveer alle energie die in een Saturn V-raket is opgeslagen, past in een pond of twee (een kilogram) verrijkt uranium (ervan uitgaande dat je een efficiënte manier hebt om de energie op een gecontroleerde manier te extraheren). Andere manieren om efficiënt energie op te wekken zijn onder meer kernfusie en vernietiging van materie en antimaterie.

Het probleem met raketmotoren van tegenwoordig is echter dat het noodzakelijkerwijs reactiemotoren zijn . De enige manier die we momenteel kennen om een ​​ruimtevaartuig door de ruimte voort te stuwen, is door iets uit de achterkant van het ruimtevaartuig te gooien en te profiteren van de gelijke en tegengestelde reactie. Het artikel getiteld How Rocket Engines Work gaat hier uitgebreid op in. Een chemische raket verbrandt de brandstof om deze te versnellen en gooit vervolgens het gewicht van de brandstof uit de achterkant van de raket met een snelheid van misschien wel 10.000 km/u. Het ruimtevaartuig profiteert dan van de gelijke en tegengestelde reactie en gaat vooruit.

Door deze afhankelijkheid van reactiemotoren moet je meer dan alleen "energie" in je ruimteschip meenemen. Je moet ook iets dragen om uit je ruimteschip te gooien om vooruit te komen. Deze massa kan de vorm hebben van een vaste stof, vloeistof of gas. Ionenmotoren ioniseren bijvoorbeeld zoiets als Xenon en versnellen de geïoniseerde atomen in een elektrisch veld. De atomen bewegen een stuk sneller als ze uit de achterkant van een ionenmotor komen, dus je krijgt meer voorwaartse beweging per gegooid atoom. Maar je moet nog steeds veel atomen gooien om ergens heen te gaan. Door de atomen te werpen met snelheden die een redelijke fractie van de lichtsnelheid benaderen, krijg je maximale beweging per atoom. Je moet echter nog steeds voldoende massa meenemen om het schip op snelheid te krijgen en dan weer stoppen zodra je bij de maan bent. Met de huidige technologie is dat veel massa.

Uit deze discussie kun je zien dat je persoonlijke ruimteschip een zeer exotisch energieproductiesysteem nodig heeft (met behulp van kernsplijting, kernfusie of antimaterie), en je moet de massa dragen die uit het schip wordt gegooid om beweging te creëren. Die massa zal aanzienlijk zijn met de huidige technologieën. Een laatste probleem betreft de warmteproductie. Bij kernsplijting en kernfusie komt veel warmte vrij, die je ergens moet dumpen. Warmte in de ruimte dumpen is moeilijk omdat het vacuüm van de ruimte het de grootste thermoskan ter wereld maakt. De grootte van de thermische radiatoren zal voorkomen dat uw persoonlijke ruimteschip in de garage past.

Dus het ziet er nu niet goed uit. Tenzij iemand iets uitvindt als een goedkope anti-zwaartekrachtmachine of een manier om de ruimte-tijd te vervormen, zullen we in de nabije toekomst niet met onze auto's naar de maan vliegen...

Hier zijn enkele interessante links:

  • NASA:Wetenschappers onderzoeken het gebruik van antimaterie en fusie
  • Thermische nucleaire voortstuwing
  • Ruimtevaart
  • Lancering en voortstuwingssystemen
  • Basisbeginselen kernfusie