अंतरिक्ष के लिए माइक्रोवेव और मतान का एक सा

ऐसा एक अमेरिकी स्टार्टअप एस्केप डायनेमिक्स है, जो एक असामान्य प्रकार के एक लॉन्च वाहन को विकसित कर रहा है। उनकी संतान एक आंतरिक रासायनिक स्रोत पर नहीं उड़ती है (उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन में मिट्टी के तेल या हाइड्रोजन को जलाना), लेकिन एक बाहरी माइक्रोवेव पर। प्रतिक्रियाशील बल गर्म हाइड्रोजन को बाहर निकालने से प्राप्त होता है, और इसे जमीन के स्रोत से माइक्रोवेव बीम द्वारा गर्म किया जाता है। इस स्टार्टअप के रचनाकारों का मानना ​​है कि इस आधार पर अंतरिक्ष में लॉन्च (अब तक छोटे) सीरियल लोड के लिए एक आसान, सस्ता पुन: प्रयोज्य अंतरिक्ष यान विकसित करना संभव है। दरअसल, इस अवधारणा के रूप में यह डिस्पोजेबल मीडिया के बीच एक पुल का निर्माण करता था, जिसका अर्थ है कि हर बार लाखों डॉलर के उच्च-तकनीकी "लोहा" का विनाश होता है और ज्योतिषी परियोजनाएं (जैसे कि लॉन्च लूप या स्पेस एलिवेटर), जो एक सस्ता आउटपुट है, लेकिन साथ ही निवेश की एक निषेधात्मक राशि भी है।




सबसे दिलचस्प बात यह है कि 92.3 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति में एक माइक्रोवेव सोर्स ऑपरेटिंग एक है जाइरोट्रॉन अच्छी तरह से मेरे पाठकों के लिए जाना जाता है, जिसके लिए उपयोग किया जाता है ECRH आईटीईआर में प्लाज्मा हीटिंग और अन्य थर्मोन्यूक्लियर मशीनों। क्यों वास्तव में उसे? इस तरह के उच्च आवृत्तियों पर केवल गाइराट्रॉन ही माइक्रोवेव पावर के मेगावाट पैदा करने में सक्षम होते हैं। क्यों मेगावाट और इस तरह के उच्च आवृत्तियों? JSC "Geek" से


100-किलोवाट जिरोट्रॉन एस्केप डायनेमिक्स


और मेगावट ।

आवृत्ति के साथ, सब कुछ सरल है। यहां तक ​​कि सबसे तेज गति की मिसाइलें लॉन्च बिंदु से 1000-1500 किलोमीटर की दूरी पर सक्रिय खंड को पूरा करती हैं। यहां तक ​​कि अगर आप कई स्टेशन डालते हैं, तो यह स्पष्ट है कि हम जहाज से 500 किलोमीटर से कम दूरी के साथ नहीं करेंगे। यदि हम विकिरण नहीं खोना चाहते हैं, तो 10 मीटर से अधिक नहीं लक्ष्य पर माइक्रोवेव का एक स्पॉट आकार रखना वांछनीय है। यह 4 चाप सेकंड के बीम की चौड़ाई से मेल खाती है। इस तरह की एक संकीर्ण बीम बनाने के लिए, एंटीना के व्यास (मीटर में) द्वारा आवृत्ति (गीगाहर्ट्ज में) का उत्पाद 18900 होना चाहिए! उन। 10 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति के लिए, एंटीना का व्यास 1.9 किमी होगा। भगवान का शुक्र है, आप आवृत्ति बढ़ा सकते हैं ... उदाहरण के लिए, 92.3 गीगाहर्ट्ज़ की प्रसिद्ध माइक्रोवेव पारदर्शिता खिड़की के लिए, और 205 मीटर के बराबर एंटीना व्यास प्राप्त करें।



इस प्रकार, पहला क्षण स्पष्ट हो जाता है - रोटरी एंटेना (एक चरणबद्ध सरणी के रूप में काम करना) का क्षेत्र कहां से आया और 92.3 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति।

अब सत्ता के बारे में। एस्केप डायनामिक्स का कहना है कि हाइड्रोजन पर चलने पर उनके डिजाइन का विशिष्ट आवेग 700-850 सेकंड होगा। यह एक रिकॉर्ड उच्च नहीं है, लेकिन इसे 3200 सी तक गर्म करने की आवश्यकता नहीं है। यह आंकड़ा और पेलोड (200 किलो) का वजन हमें तुरंत उनके शटल के कुछ महत्वपूर्ण मापदंडों को निर्धारित करने की अनुमति देता है। यह कैसे करना है? Tsiolkovsky सूत्र और कुछ मान्यताओं से। यह ज्ञात है कि सभी नुकसानों को ध्यान में रखते हुए कक्षा में प्रवेश करने के लिए, 9300 मीटर / सेकंड डायल करना आवश्यक है। 700 सेकंड के एक विशिष्ट आवेग के साथ, इस सूत्र का उपयोग करके, हम ईंधन के वजन (प्रतिक्रियाशील द्रव्यमान) और जहाज V = I * ln (Mn / Mk) के अनुपात का पता लगा सकते हैं, जहां V गति है जो विमान उठाएगा, विशिष्ट आवेग के साथ छोड़ने पर I ईंधन का द्रव्यमान माउंट = Mn (* Mn) प्रारंभिक) - एमके (अंतिम)। हमें प्रारंभिक द्रव्यमान का अनुपात अंतिम - 3.87 तक मिलता है। यह मानते हुए कि हमारे पास एक सुपर शटलर है,जो निहित ईंधन के द्रव्यमान का वजन 1/4 है, वह 500 किलोग्राम वजन का निकलेगा, और हम 2 टन हाइड्रोजन का उपयोग करेंगे। और 200 किलोग्राम कम कक्षा में डाल दिया।



अब हमारे माइक्रोवेव हीटिंग पैड की शक्ति का अनुमान लगाते हैं। आधुनिक लॉन्च वाहनों की त्वरण दर औसतन 2x जी के बारे में है। हम 3.5 जी में उदाहरण के लिए तेजी से बेहतर हैं, ताकि आपूर्ति स्टेशनों से बहुत दूर न जाएं। इस गति को बनाए रखने के लिए, हमें कर्षण की आवश्यकता है ((2.7 + 0.7) / 2) * 3.5 - 5.95 टन। प्रति सेकंड फेंके गए प्रत्येक किलोग्राम में 700 किलोग्राम कर्षण होता है (यह वास्तव में विशिष्ट आवेग की अवधारणा का भौतिक अर्थ है), जिसका अर्थ है कि हमें प्रति सेकंड 8.5 किलोग्राम गर्म करने की आवश्यकता है। इसके लिए कितनी ऊर्जा की आवश्यकता है? यहाँ फिर से, यह सरल है - हाइड्रोजन नोजल से 6867 m / s (यह 700 सेकंड यूआई * 9.81) की गति से बाहर निकलता है, और गतिज ऊर्जा सूत्र के अनुसार, प्रत्येक किलोग्राम 23.6 मेगापिक्सेल होता है, और कुल में हमें 200 मेगावाट की आवश्यकता होती है। वाह। वास्तव में, यह बहुत आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि रॉकेट इंजन में असाधारण शक्तियां हैं - उदाहरण के लिए, आरडी -171 - 27 गीगावाट (10 टन के द्रव्यमान के साथ),और SSME शटल इंजन लगभग 8 गीगावाट है।



लेकिन वापस 200 मेगावाट माइक्रोवेव में। दुर्भाग्य से, यहां तक ​​कि माइक्रोसाल के सापेक्ष उत्सर्जक की सबसे अनुकूल व्यवस्था के साथ, कम से कम आधी ऊर्जा वातावरण को खा जाएगी। "पारदर्शिता विंडो" में अवशोषण निचले वायुमंडल में 0.4 डीबी / किमी और ऊपरी में 0.1 डीबी / किमी है। इसलिए हमें 400 मेगावाट की जरूरत है और नेटवर्क से gyrotrons - 800 मेगावाट की दक्षता दी गई है। आपको याद दिला दूं कि ITER के रिकॉर्ड इंस्टॉलेशन से 20 मेगावॉट - 1/20 का उत्पादन होगा जो एस्केप डायनेमिक्स ने प्लान किया था। और क्या दिलचस्प है कि अगर लॉन्च वाहन के संदर्भ में उनकी परियोजना "बंधी हुई" है, तो यहां gyrotrons में ITER के दीर्घकालिक निवेश की आवश्यकता होगी, जिसमें इस उद्योग में दुनिया के नेताओं में से एक का अनुभव भी शामिल है - निज़नी नोवगोरोड उद्यम गीकॉम और इंस्टीट्यूट ऑफ एप्लाइड फिजिक्स। वे वे हैं जो मेगावाटर जिरोट्रॉन की तकनीक के मालिक हैं,जिसका उपयोग ED तकनीक के लिए उत्सर्जक क्षेत्र बनाने के लिए किया जा सकता है। इसलिए, अप्रत्याशित रूप से, एक स्थान पर विज्ञान में निवेश पूरी तरह से असामान्य लोगों की उपस्थिति का कारण बनता है। ठीक है, मैं उनके दिलचस्प विचार में अमेरिकी स्टार्टअप की सफलता की कामना करता हूं।

Source: https://habr.com/ru/post/hi383179/