Zivilisation der Quellen, 4/5

Teil 4. Straßen und Kreuzungen.

Der vorherige Teil und seine Zusammenfassung .


Wenn Sie diesen Abschnitt lesen, sollten Sie verstehen: Alles, was hier aufgeführt ist, funktioniert entweder nicht oder ... ist potenziell gefährlich. Für jede Gelegenheit, Energie zu lenken und zu konzentrieren, findet vor allem militärische Anwendung. Dschingis Khan unterwarf den halben Kontinent und lenkte die Energie des wachsenden Grases (durch Pferde) auf militärische Bedürfnisse. England kolonisierte den halben Planeten und spreizte die Windenergie. Die ersten schnellen chemischen Energiekonzentratoren waren Erdöl-Brandschalen und Pulverbomben. Der Verbrennungsmotor schleppte die Panzerung zweier Weltkriege durch die Felder und Sümpfe und dient weiterhin unzähligen Zusammenstößen auf der ganzen Welt. Und die Atomenergie brachte der Welt zuerst eine Bombe und erst dann einen friedlichen Reaktor. Jede Möglichkeit, neue Energieströme einzudämmen, zu konzentrieren oder schnell freizusetzen, wird wahrscheinlich vom Militär überwacht.

Aber wenn jeder Punkt in diesem Abschnitt Fantasie oder Krieg ist, warum dann schreiben? Ist es nicht besser zu schweigen?

Hmm ... "Ich wäre gerne ein Strauß, aber der Boden ist aus Beton." Ich glaube, dass Schreiben notwendig ist. Wenn etwas funktioniert, lassen Sie es alle wissen. Wenn nicht - nun, lassen Sie alle auch nachdenken.

Irgendwie so.

Fangen wir an.

4.1. Ist die Feder vollständig zusammengedrückt?

Im Allgemeinen nein. Es gibt noch Reserven. An einigen Stellen ernst.

Erstens in der Festigkeit von Materialien. Moderne Raketen bestehen aus Metalllegierungen. Die Grenze ihrer spezifischen Festigkeit liegt im Bereich von 0,3 MJ / kg. Sogar Kevlar und Kohlefaser ergeben bei gleichem Gewicht die zehnfache Festigkeit, und dies ist weit von einer theoretischen Grenze entfernt. Wenn Sie dem gleichen ersten Schritt des Protons aus ähnlichen Materialien ausweichen und ihn ausführen, wiegt er erheblich weniger, und der Unterschied kann (zumindest) in die Nutzlast einfließen. In der Theorie. Ähm ... In Theorie, Theorie und Praxis sind eins. In der Praxis sind diese wunderbaren Materialien für den Bau von Raketen leider noch kaum fertig. Hier sind die Schwierigkeiten bei der Herstellung großer Strukturen nicht trivialer Formen und unfreundliche Arbeitstemperaturen und sogar Probleme bei einem technischen Lehrbuch. Aber es gibt Platz zum Graben. Und die ersten Schwalben ^{[ 670 ]} aus Verbundwerkstoffen sind bereits geflogen.

Weiterhin Nanomaterialien und insbesondere Graphen ^{[ 95 ]} . Die Bindungsenergie selbst zwischen den darin enthaltenen Kohlenstoffatomen beträgt die gleichen bescheidenen 2-3 eV pro Atom. Aber: a) es gibt drei Bindungen pro Atom, und dies ergibt insgesamt ^{[ 98 ]} bereits bis zu 7,8 eV / Atom; b) Kohlenstoff ist ein einfaches Element, es ist vorteilhaft, durch ein Kilogramm zu teilen, und: c) das Graphengitter ist absolut korrekt, ohne Defekte und „schwache Glieder“, die unter Last vorzeitig ausfallen können. Das Ergebnis ^{[ 355 ]} : 62-65 MJ / kg, doppelt so hoch wie die „chemische“ Federgrenze. Ich denke, wenn wir lernen, solche regelmäßigen Gitter aus Bor zu entwerfen, was noch einfacher ist, werden wir auf 100 MJ / kg springen. Und wer weiß, werden die zukünftigen Raketen nicht von ungedrehten Schwungrädern aus Graphen oder ähnlichen Materialien angetrieben?

[Und in den Kommentaren ist hier die interessante Arbeit zu diesem Thema, die mir vorgeschlagen wurde [ 352 ]]

Die chemische Energie Zitrone wird auch nicht auf die Haut gedrückt. Und ich spreche nicht von einem Motor, der eine Mischung aus Lithium, Fluor und Wasserstoff verwendet [ 405 ] [ 410 ] (er hat einen anständigen spezifischen Impuls, aber ich werde nicht mit solchen Gemischen für Feinde arbeiten wollen). Nein, es geht um exotische Verbindungen, die nur in Labors und Theorien existieren, aber viel versprechen.

Erstes Beispiel ^{[ 420 ]} ("Es tut mir leid, das kann ich nicht sagen", wenn ich gebeten werde, den Namen laut auszusprechen):


_{[Bildnachweis: Von Albris - Eigene Arbeit, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=47523411 ]}

Es explodiert von selbst "ohne ersichtlichen Grund" und setzt Energie in Höhe von 6,8 MJ / kg frei. Die Figur ist nicht sehr beeindruckend, und zum Einfüllen in Raketen ist diese Substanz schmerzlich instabil. Aber beachten Sie: Es besteht hauptsächlich aus Stickstoff. Es scheint, dass Stickstoff-Stickstoff-Ketten, wenn sie richtig "gespannt" sind, viel Energie speichern?

Chemiker haben dies verstanden und bauen seit über einem Jahrzehnt immer ausgefeiltere Strukturen ^{[ 265 ]} , die etwas weniger als vollständig aus Stickstoff bestehen. Hier ist noch eine ^{[ 430 ]} :


_{[Credit: By Meodipt - Eigene Arbeit, gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=13243875 ]}

Die Verbrennungs- oder Formationswärme ist leider nicht angegeben. Dies spielt jedoch keine Rolle, da der absolute Rekordhalter anscheinend bereits gefunden wurde ^{[ 440 ]} .

Es stellt sich heraus, dass Stickstoff unter einem Druck von über 1,1 Millionen Atmosphären und einer Temperatur von 2000 K in eine kristalline Modifikation namens kubische Gauche übergeht (auf Russisch wird dies, wie mir gesagt wurde, als „kubische Gauche-Modifikation“ bezeichnet). Und diese Modifikation ist stabil, wenn sie nur nicht vor Freude lügt ^{[ 450 ]} , wenn sie zu normalen Bedingungen zurückkehrt. Und kann mit ihnen synthetisiert werden. Nun, genauer gesagt metastabil. Wenn es in gewöhnlichen Stickstoff umgewandelt wird, setzt es daher viel Energie frei. Spezifische Zahlen variieren: 15,8 MJ / kg werden für [ 450 ], 27 und 33 MJ / kg für Wikipedia ^{[ 440 ]} freigegeben. Wenn der letztere Wert wahr ist, kann die Ausströmgeschwindigkeit eines solchen Motors theoretisch ~ 6700 m / s erreichen. Wenn der erste 4700 m / s ist, ist das aber nicht schlecht.

Natürlich sind 33 MJ / kg nicht dreihundert und nicht dreitausend. Deutlich mehr aus der Chemie ist sowieso unwahrscheinlich. Aber selbst das Eineinhalbfache der Ausatmungsgeschwindigkeit reduziert zeitweise die Startmasse der Rakete und senkt die Startkosten drastisch. Es gibt etwas zu stoßen. Und wer weiß, welche anderen Materiezustände unter hohem Druck stehen und von dort sicher zu unseren normalen Bedingungen „raus“ können?

Von der exotischeren Chemie ist es erwähnenswert:

4.1.1. Fixierung von Wasserstoffatomen (keine Moleküle!) In einem Film aus festem gefrorenem Wasserstoff [ 460 ]. Bei den erreichten Dichten von 2 * 10 ¹⁹ cm ^{-3 wird} dies in eine Energiereserve von 2,6 MJ / kg umgewandelt. Obwohl die Figur im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffen langweilig aussieht, ist der Ansatz selbst ungewöhnlich. Und wer weiß, wie viel mehr davon profitieren kann? Wikipedia behauptet ^{[ 470 ],} dass eine ähnliche "Auflösung" von Stückatomen anderer Substanzen in flüssigem Helium es Ihnen ermöglicht, bis zu 5 MJ / kg zu speichern (obwohl ich dem Link zur Arbeit nicht folgen kann).

Zu dieser Gruppe _{gehörten auch} Versuche ^{[ 480 ]} , ein Bose-Kondensat aus metastabilem Helium ⁴ He ^* im Triplettzustand 1s2s ³ S ₁ zu erzeugen. Wenn seine Halbwertszeit tatsächlich mehr als zwei Stunden beträgt (und ich sehe keinen Grund, nicht zu glauben ^{[ 490 ]} ), wenn die Energie pro Atom bereits bei 19,8 Elektronenvolt liegt, kann eine solche Angelegenheit im Prinzip 475 Megajoule pro Kilogramm speichern! Mit dem "Auspuff" in Form des reinsten harmlosen Heliums. Vorausgesetzt natürlich, dass diese rein kryogenen Laboruntersuchungen für die "Bewegung" zur Rakete geeignet gemacht werden können.

4.1.2 Vage Hinweise ([ 500 ], [ 510 ]) auf drei oder höhere Valenzen von Cäsium und Barium deuten darauf hin, dass zumindest manchmal unter bestimmten Bedingungen nicht nur Valenz, sondern auch interne Bindungen zur Bildung chemischer Bindungen verwendet werden können Elektronen von Atomen. Von diesem Verständnis selbst bis zum „absoluten Treibstoff“ bis hin zum Mond zu Fuß (Wortspiel beabsichtigt), aber es gibt etwas, von dem man vernünftigerweise träumen kann.

4.1.3 Geschmolzenes Salz ist nicht vielversprechend, aber was ist mit verdampftem Salz? Die Verdampfungswärmen einiger Substanzen sind sehr hoch ^{[ 680 ]} . Wenn gasförmiges Beryllium kondensiert, setzt es Energie in einer Menge von 32 MJ / kg, Bor - 45 frei. Richtig, eine Person, die als Reaktion darauf anbietet, einen fliegenden Zylinder mit gasförmigem Beryllium von 2500 Grad zu starten, läuft Gefahr, in einen Witz über Uranschrott in Quecksilber zu geraten, es gibt nichts kann nicht geholfen werden ...

Abgerundet werden wir dies mit der Chemie und gehen zu anderen Lagerungsformen über.

^{Der Artikel wurde für die Website https://habr.com geschrieben . Bitte beachten Sie beim Kopieren die Quelle. Der Autor des Artikels ist Evgeny Bobukh .}

4.2. Andere Felder

Bisher haben wir uns hauptsächlich auf elektromagnetische Wechselwirkungen konzentriert. Aber in der Natur gibt es mindestens drei weitere Felder: Gravitation, stark und schwach. Ist es möglich, eine Batterie zu erzeugen, die Energie in ihnen speichert?

Mit einem Gravitationsfeld der einfachste Weg. Er hob die Last zum Turm - Energie wurde gespeichert. Ausgelassen - stach hervor. Hydraulische Energiespeichersysteme ^{[ 520 ]} basieren auf diesem Prinzip. Leider gibt es ein unüberwindbares Problem. Da die potentielle Energie mgh ist , ist die Energie pro Kilogramm gh . Und h , das heißt Höhe unter terrestrischen Bedingungen - maximal Kilometer. Dies sind Einheiten Kilo Joule pro Kilogramm, nicht einmal Mega . Nun, wenn auf einem Neutronenstern, wo g leicht 10 ¹² m / s ^{2 sein kann} ... Richtiges Wort, manchmal vermute ich, dass Neutronensterne und Schwarze Löcher nichts als riesige Kraftwerke von Superkulturen sind. Nun, auf jeden Fall ist es unwahrscheinlich, dass man mit einer solchen "Batterie" in den Weltraum fliegen kann - denn um nach oben zu gelangen, muss sie aufgeladen und nicht entladen werden.

Also über das Gravitationsfeld ist genug. Welche "anderen" Felder haben wir?

Stark ^{[ 690 ]} - ist verantwortlich für die gegenseitige Anziehung von Protonen und Neutronen im Atomkern. Und der Schwache ^{[ 700 ]} ist verantwortlich für die Umwandlung von Quarks ineinander, was sich im Neutronenzerfall und Beta-Zerfall von Kernen manifestiert. Aus unserer alltäglichen Sicht ist dies alles Atomenergie, daher werden wir sie hier zusammen betrachten und am Beispiel typische Reaktionen verwenden:

• Radioaktiver Zerfall . Es gibt verschiedene Arten:
• - Alpha-Zerfall. Es gab einen Kern aus Uran-238, es wurde ein Kern aus Thorium-234 und einem Alpha-Teilchen plus 4,27 Mega- Elektronen- Volt- Energie ([ 530 ]). Dies sind sechs Größenordnungen mehr als in der Chemie. Obwohl Uran schwere Kerne hat, produziert es immer noch 1,7 Gigajoule pro Gramm .
• - Beta-Zerfall. Es gab Kobalt-60, es wurde Nickel-60 plus ein Elektron plus ein Antineutrino plus Gammastrahlen plus 1,35 MeV pro Atom. Beachten Sie, dass hinter (fast jedem) Beta-Zerfall tatsächlich die Neutronenzerfallsreaktion durch eine schwache Wechselwirkung „sitzt“, die unkompliziert durch die Gleichung n ⁰ → p ⁺ + e ^- + ν _e (+ 0,782343 MeV) beschrieben wird.
• - Und mit einem Dutzend anderer, seltenerer Arten des Verfalls [ 705 ]
• Kernspaltung . Es gab einen Kern aus Uran-235, der mit einem Neutron getroffen wurde. Wir erhielten zwei Kerne mit etwas Krypton und Barium plus Neutronen plus etwa 180 MeV pro Kern ([ 540 ]). Gramm 70 eines solchen spaltbaren Materials entspricht in seiner Energie dem Inhalt aller Proton-Kraftstofftanks.
• Thermonukleare Fusion . Zwei Kerne leichter Elemente kollidierten und verschmolzen zu einem schwereren. Energie wurde freigesetzt, plus Sekundärteilchen. Die am meisten aufgepumpte Option für heute ist die Reaktion von Deuterium und Tritium: D + T -> ⁴ He + n + 17,6 MeV. Es gibt aber auch weniger "schmutzige" und bequemere Reaktionen zum Sammeln von Energie.

In Form von Waffen wird all das schon lange beherrscht. Auch in friedlicher Form, außer bei der Fusion. Seit den 1950er Jahren sind ihm immer „15-20 Jahre“ geblieben. Es stimmt, ich glaube immer noch an diese Synthese, wie an die Hauptrichtung der Lösung der Energieprobleme der Menschheit.

Der radioaktive Zerfall (sowohl von Plutonium- als auch von leichteren Isotopen wie Cobalt-60 , Cäsium-137 ) arbeitet seit langem aktiv in Radioisotopengeneratoren ^{[ 710 ]} und Kernbatterien im Beta-Zerfall ^{[ 720 ]} . Kleine Kernreaktoren für (halb-) zivile Zwecke wurden bereits in den 1950er Jahren erfolgreich hergestellt [ 555 ].

Raketentriebwerke für Spaltreaktionen sind ebenfalls bekannt.

Hier sind die Versuche des amerikanischen Nervs [ 570 ], 1966-1972:


_{[Bildnachweis: William R. Corliss, Francis C. Schwenk - Nuklearantrieb für den Weltraum (Broschüre der US-amerikanischen Atomenergiekommission, Abteilung für technische Informationen) Test des NERVA-Atomraketenmotors.]}

Hier ^{[ 5 80 ] [ 5 83 ] [ 5 86 ]} Sowjet RD-0410, 1965-1980:


_{[Bildnachweis [ 730 ]]}

Das Verlangen nach Gewicht ist nicht sehr gut, daher sind sie für die ersten Schritte nicht sehr geeignet. Daran können Sie arbeiten, es gibt Ideen mit unterschiedlichem Verständlichkeitsgrad, nur ... nur das ist nicht das Problem.

Schließlich behindern heute weniger technische als medizinische und politische Gründe die Nutzung der Kernenergie für die Weltraumforschung. Jeder hat (und das zu Recht) Angst vor radioaktiver Kontamination bei Unfällen, Fehlern und Terrorismus. Wir wissen wirklich nicht, wie wir einen radioaktiven Schaden behandeln sollen, und wir können die Biosphäre auch nicht desinfizieren. Ein Mikrogramm langlebiger Isotope reicht aus, um eine Person in die nächste Welt zu schicken. Diesmal. Zweitens - von einer Atombombe bis zu einem Atommotor ist die Entfernung nicht so groß. Was bringt einen potenziellen feindlichen Partner in der Weltraumforschung wirklich in die Stratosphäre, um ihn aus der Ferne zu erobern?

Bis diese Probleme gelöst sind, denke ich nicht, dass wir eine ernsthafte Nutzung der Atomenergie in der Astronautik sehen werden. Batterien für einen Rover, vielleicht einen elektrischen Antriebsgenerator an einem Isotopengenerator, sind also das Maximum. Leider ist es noch ein langer Weg bis zur Zuordnung der Antarktis zu einem gemeinsamen Atomraketenrennen. In einiger Entfernung von Fiktion.

4.2.1. Als Teil dieses Abschnitts ist jedoch ein so lustiger Effekt wie der Einfluss nichtnuklearer Kräfte auf die Halbwertszeiten zu erwähnen. Wir sind es gewohnt zu denken, dass die Geschwindigkeit des natürlichen Zerfalls von Atomen eine Konstante ist, unabhängig von nichts, und wir verlassen uns bei der Radioisotopendatierung auf diese Tatsache ^{[ 740 ]} . Dies ist jedoch nicht ganz richtig. Nach [ 750 ] kann die Halbwertszeit einer Substanz durch den chemischen Zustand einer Substanz (einschließlich Ionisation), den Druck, den Übergang zur Supraleitung, elektrische und magnetische Felder und die Temperatur beeinflusst werden. Leider ist der Großteil der Arbeit zu diesem Thema durch Zahlungsanforderungen blockiert. Ohne ein paar hundert Dollar in den Wind zu werfen, kann ich die primären Quellen nicht zitieren und muss mich auf sekundäre Zitate oder Abstracts beschränken. Unter denen, die mir neugierig erschienen, sollte genannt werden:

• Die Änderung der Zerfallsrate von radioaktivem ¹¹¹ In und ³² P aufgrund der Rotation in der Zentrifuge ist signifikant, wobei die Periode in Abhängigkeit von der Richtung und Geschwindigkeit der Rotation um Prozenteinheiten abnimmt / zunimmt [ 760 ]. Es sieht sogar zu gut aus, um wahr zu sein. Es wäre schön, dieses Ergebnis noch einmal zu überprüfen.
• Eine Verringerung der Halbwertszeit von ²¹⁰ Po um 6,3% ist einfach auf die Einkapselung in eine Kupferhülle und die Abkühlung auf 12 K zurückzuführen [ 770 ]. Auch im Zweifel.
• Rhenium-187, ein nahezu stabiles Isotop mit einer Halbwertszeit von 42 Milliarden Jahren, das vollständig ionisiert ist (d. H. ^Bis zum Zustand von ¹⁸⁷ Re ⁷⁵⁺ ), reduziert die Lebensdauer auf 33 Jahre, d.h. wird verdammt instabil [ 780 ]. Und diese Arbeit ist ziemlich zuverlässig.
• Neutrales Dysprosium ¹⁶³ Dy ist stabil. ^Wenn es jedoch vollständig zu ¹⁶³ Dy ⁶⁶⁺ ionisiert ist, wird es mit einer Halbwertszeit von ... 50 Tagen radioaktiv! [ 790 ]

Was dies möglicherweise vielversprechend ist, ist verständlich. Energieerzeugung aus zu langsam zerfallenden Isotopen. Energieverwaltung von Isotopenbatterien und Reaktoren. Stabilisierung entfernter transuranischer Elemente zur Lagerung und Untersuchung. Und wer weiß, vielleicht sogar [ von der Sünde entfernt ]? Zwar verschiebt jede technisch vernünftige Auswirkung heute die Zerfallsparameter um maximal ein Prozent, und die Physik scheint niemals irgendwo eine Art "magischen Peak" vorherzusagen, aber wer weiß, wer weiß ...

4.2.2. Aufgeregte und sich drehende Kerne

Wenn die Energieversorgung eines Schwungrads aus gewöhnlicher Materie durch seine Zugfestigkeit begrenzt ist, werden sich die Ergebnisse dann nicht verbessern, wenn Kernmaterie „verdreht“ wird? Wird sie stärker sein?

Im Großen und Ganzen lautet die Antwort ja, obwohl so viele Feinheiten dahinter stecken, dass ich mich nur ganz nach oben beeilen muss. Ich entschuldige mich im Voraus für die immensen Auslassungen und Vereinfachungen, mit denen ich dieses Thema der Dissertation in ein paar Absätze verschieben musste.

Erstens kann sich der Atomkern mehr oder weniger als Ganzes drehen. Wie ein Tröpfchen Kernflüssigkeit ([ 800 ], [ 810 ], [ 820 ]). Typische Drehungen, bei denen es möglich ist, solche Kernel zu „lösen“, sind 30-100 ħ , dann „reißen“ sie. Zuvor speichern sie jedoch 10-200 MeV Energie pro Atom. Ein ähnlicher „Spin“ kann auch den Zerfall von (sogar stabilen) Kernen initiieren oder beschleunigen. Zwar sind die Werbemethoden, die wir heute haben, barbarisch und für die Energiewirtschaft ungeeignet: den Kern blind mit schweren Partikeln im Beschleuniger zu „bombardieren“, in dem Wissen, dass einige der Streiks vorübergehen werden. Nun, soweit ich weiß, ist die Lebensdauer solcher Kerne normalerweise gering (hier bin ich jedoch kein Experte, ich bin froh, wenn die Leute zu dem sachkundigen hinzufügen).

Zweitens kann sich der Kern "in Teilen" drehen. Wenn nur wenige Nukleonen darin auf ein höheres Energieniveau übergehen ([ 830 ], [ 840 ]), ungefähr wie Elektronen in einem angeregten Atom. Die charakteristischen Spins solcher Zustände betragen bis zu mehreren zehn ħ , die Energiereserven pro Kern liegen zwischen zehn eV und zehn MeV, aber die Lebensdauern ... sind manchmal verlockend groß. So „lebt“ das ^{Hafniumisomer 178m2} Hf 31 Jahre ^{[ 832 ]} , Holmium ^166m1 Ho - 1200 Jahre ^{[ 832 ]} , Rhenium ^186m Re - 200 Tausend Jahre ^{[ 835 ]} . Beim Übergang vom angeregten in den Grundzustand senden solche Kerne nur Gammastrahlen aus. Es gibt weder Neutronen induzierende Strahlung noch extrem schmutzige Fragmente oder Alpha- oder Betateilchen. Alles ist sehr sauber und zumindest aus diesem Grund verführerisch.

Es ist jedoch immer noch unklar, wie Energie in solche Isomere gepumpt und dann zurückgewonnen werden kann. Die wissenschaftliche Arbeit zu diesem Thema des Jahres seit 2000 ist sehr kontrovers geworden ^{[ 850 ]} . Jemand behauptet Erfolg, andere veröffentlichen Widerlegungen. All dies sieht äußerst verdächtig aus.

Erwähnenswert ist, dass das Proton auch „verdreht“ werden kann, indem es mit Spin 3/2 und höher in den angeregten Zustand versetzt wird ([ 860 ], [ 865 ]). Bereits der erste derartige Zustand hat eine Energie von 479 MeV über der Basis. Leider überschreiten die Lebensdauern dieser Formationen 1,5 ^· 10 ^& supmin; ^{¹ & sup6;} Sekunden nicht.

^{Der Artikel wurde für die Website https://habr.com geschrieben . Bitte beachten Sie beim Kopieren die Quelle. Der Autor des Artikels ist Evgeny Bobukh .}

4.2.3 Exotische Atome ^{[ 870 ]}

Nun, für einen Snack - im Prinzip kann Materie nicht nur aus Protonen, Neutronen und Elektronen aufgebaut werden, sondern auch aus anderen Teilchen. Viele "exotische" Kerne werden experimentell synthetisiert und besitzen manchmal enorme Energiereserven. Leider leben sie alle nicht länger als 10 Mikrosekunden und normalerweise viel weniger.

4.3. Aber entlassen Sie uns keinen Makler?

Um Energie im elektromagnetischen Feld unter Umgehung des „gierigen Maklers“ gewöhnlicher Materie zu speichern, muss das elektromagnetische Feld aus den interatomaren Räumen entfernt werden. Der Weg selbst ist nicht neu. In den letzten 200 Jahren haben wir uns weiterentwickelt und viele nützliche Erfolge gesammelt.

Einer der ersten Anfänge Voltas (zu dessen Ehren der Volt in die Sprache eintrat) mit seiner Säule im Jahr 1800:


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Im Allgemeinen stellte sich heraus, dass ... ein "Dummy", es ist auch eine "hydromagnetische Falle, wie sie ... ein Objekt von siebenundsiebzig Jahren". Aber zumindest war es möglich, Spaß zu haben, ohne die Gesetze der Physik zu verletzen.

4.4. Und warum sollte man sich die Mühe machen, die Energie der Rakete selbst mit sich zu ziehen?

Im Prinzip niedrig. Wenn Sie eine Rakete zu einem offenen System machen, können Sie viel erreichen. Einige dieser Ideen funktionieren bereits, andere sind unendlich (und möglicherweise dauerhaft) weit von der praktischen Umsetzung entfernt. Ich habe sie hier gesammelt, um zu zeigen: Es gibt Alternativen. Lassen Sie einen anderen Grad an Zuverlässigkeit.

4.4.1. "Atmende" Motoren, die keinen Sauerstoff mit sich führen.

Sie haben lange Zeit in der Luftfahrt gearbeitet, aber mit Geschwindigkeiten von bis zu Mach 3-4. Ein zuversichtlicher Durchbruch für diese Decke gelang erst in diesem Jahrhundert. Die USA, China und Indien haben erfolgreich ^{[ 910 ]} Scramjets ^{[ 905 ]} mit einer Geschwindigkeit von Mach 5-6 getestet (Russland scheint sogar im 95. Jahr, aber dort ist alles irgendwie unverständlich). Die chinesische WU-14 ^{[ 915 ]} kann vermutlich auf 10 M beschleunigen. All diese Extras sind zwar nicht für die Erforschung des Weltraums gedacht, sondern mit dem Ziel, eine manövrierende, schwer abzufangende ballistische Rakete zu schaffen.

4.4.2. Laserraketenleistung ^{[ 920 ]} .

Eine Rakete trägt nur eine Arbeitsflüssigkeit mit sich. Auf der Erde befindet sich ein für Kraft geeignetes Kraftwerk, das mit einem Laser oder Maser Energie auf eine Rakete überträgt. Möglicherweise, um die Arbeitsflüssigkeit direkt zu verdampfen. Vielleicht indirekt über die ERD. Es sieht sehr vielversprechend aus. In der Praxis ist es schwierig: und der Energiefluss einer solchen Kraft durch die Luft fokussiert schlecht, und es ist nicht einfach, einen solchen Laser selbst herzustellen.

4.4.3. Eine Rakete antreiben ... per Kabel!

Verrückt? Natürlich. ATGMs fliegen jedoch 4 Kilometer ^{[ 930 ]} . Ist es möglich, mindestens 10 zu machen und mindestens Gigawatt Leistung durch sie zu übertragen? Ich habe es herausgefunden und festgestellt, dass 1 Gigawatt 10 Kilometer lang über einen Stahl-Aluminium-Draht mit einem Radius von 5 Zentimetern 100 Sekunden lang übertragen werden kann, bevor dieser Draht aufgrund von Überhitzung seine Festigkeit verliert. Zwar wiegen 400 Tonnen einen solchen "Draht". Und keine Flexibilität. Und das ist beleidigend, die Parameter des Drahtmaterials (Dichte, spezifischer Widerstand, Wärmekapazität, zulässige Erwärmung) geben den Ausdruck für den Radius nur bis zu einem Grad von 1/6 ein. Das heißt, ohne vernünftige Substitutionen von Material drehen sich diese 5 Zentimeter in 2 Millimeter nicht. Aber! 5 Zentimeter sind fast ... Schienen. Es stellt sich heraus, Railgun [ 940 ]. Wenn Sie ein Material genauer auswählen, kann es außerdem 10 Kilometer lang sein. Und dies ist fast ein Ersatz für die erste Stufe.

4.4.4. Ich kann schon den " Weltraumaufzug " singen hören.

Leider hat diese Idee neben offensichtlichen Schwierigkeiten (zum Beispiel, was mit Satelliten zu tun ist, die bereits ihre Umlaufbahnen durchstreifen?) Eine grundlegende Schwäche. Wenn wir den Zugdruck berechnen, der an der Basis eines solchen Kabels entsteht, erhalten wir in der Größenordnung p = ρgR , wobei R der Radius des Planeten ist. Wenn wir es der Zugfestigkeit des Materials σ gleichsetzen und das Verhältnis σ / ρ ermitteln, das erforderlich ist, um ein Brechen dieses Kabels zu verhindern, erhalten wir σ / ρ ≈ gR = 60 MJ / kg. Das heißt, wenn ein Weltraumaufzug möglich ist, dann am äußersten Rand der Federgrenze unserer Angelegenheit. Es ist also zweifelhaft, sehr zweifelhaft.

4.4.5. "Mit den heutigen Körpern weiter als bis zum Mond zu fliegen, ist eine Wanderexpedition von Quallen in der Sahara."

Denn es gibt zu viele Lebenserhaltungs- und Schutzsysteme, um diese Körper durch den Weltraum zu tragen. Wenn wir 1 Gramm wiegen würden, würden wir dann nicht schon das Sonnensystem bevölkern? Wenn wir 1 Milliarde Jahre leben würden, könnten wir mit einem Sonnensegel zu benachbarten Sternen fliegen. Wenn wir Roboter wären, müssten wir den Mars für seine Besiedlung nicht terraformieren und könnten gut um Pluto herumlaufen. Wer möchte, kann weitermachen - ein dankbares Thema für die Fantasie.

Fertigstellung .