Elektromagnetisk katapult
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 17. november 2021; checks kræver 3 redigeringer .En elektromagnetisk katapult eller masseaccelerator er en installation til at accelerere objekter ved hjælp af elektromagnetiske kræfter . For fly er det et alternativ til en jetmotor .
Princippet for drift af en elektromagnetisk katapult er baseret på accelerationen af et objekt, der bevæger sig langs en guide ved hjælp af et magnetisk felt. Genstandens hastighed, når du forlader guiden, afhænger af magneternes kraft og længden af guiden. Når du bruger en elektromagnetisk katapult til at overvinde planeternes tyngdekraft (for eksempel til at opsende kunstige satellitter fra Jorden og Månen ), kan længden af guiden nå mange hundrede kilometer .
Den endelige hastighed for et objekt kan beregnes ved hjælp af formlen:
Hvor L er længden af guiderne, er a accelerationen forårsaget af magnetfeltet.
For eksempel, for en acceleration på 4g og en længde på 100 km , får vi en hastighed på 2828 m/s.
Teoretisk set kan sådanne acceleratorer bruges til at sprede last. Inden for en overskuelig fremtid kan man kun tænke på at installere elektromagnetiske katapulter på planetariske satellitter eller på planeter med en sjælden atmosfære (for eksempel Mars ).
Historie
Den originale teori om masseacceleratoren dukkede op i 1897 i science fiction - rejsen til Venus af John Munro. Bogen omtaler masseacceleratoren som en elektromagnetisk katapult, der beskrives som et stort antal spoler, der bruges til at ændre magnetiseringen på det rigtige tidspunkt for at få projektilets acceleration. Accelerationen kan styres til det punkt, hvor projektilet kan affyres.
Den første elektroniske katapultprototype dukkede op i 1976 som en prototype: Mass Driver 1 bygget primært på Massachusetts Institute of Technology . Også et stort antal prototyper blev skabt af US Institute of Space Research for at bevise deres egenskaber og praktiske. Et sådant system kunne bruges til fremdrift af rumfartøjer .
Fast masseaccelerator
På grund af jordens tyngdekraft er der mange vanskeligheder med at skabe en kvalitetsaccelerator. For eksempel, i en tæt atmosfære, på grund af luftmodstand, vil en genstand affyret af en katapult bremse. Samtidig vil en genstand, der er for hurtig, generere ulidelig høj varme på grund af luftfriktion, så det er svært at opnå den første flugthastighed (7,9 km/s). Af disse grunde er det planlagt at placere fastmasseacceleratorer på Månen og små planeter uden atmosfære.
Disse masseprojektorer, som er installeret på Månen eller asteroider, er grundlæggende en del af rumkonstruktionen. For eksempel inkluderer en plan om at bygge en rumkoloni-satellit ved Lagrange-punktet en plan om at opsende en ressource fra månen for at opsætte en masseprojektor til at opsende månen.
Masseaccelerator på rumfartøjer
Rumfartøjet kan bære en katapult som hovedmotor. Med en passende kilde til elektrisk energi (såsom en atomreaktor ) kunne rumfartøjet så bruge boosteren til at affyre stumper af stof af næsten enhver art og dermed skubbe i den modsatte retning. På den mindste skala af den masse, der er involveret i reaktionen, kaldes denne type fremdrift en ionfremdrift .
Der er ingen absolut teoretisk grænse for lineære motorers størrelse, acceleration eller mundingsenergi. Imidlertid er praktiske tekniske grænser acceptable, såsom effekt til vægtforhold, spildvarmeafledning og energiforbrug, der er mere bekvemt at levere og behandle. Udstødningshastigheden må hverken være for lav eller for høj [1] .
Afhængigt af målet er der grænser for den optimale udstødningshastighed og specifikke impuls for enhver motor afhængig af rumfartøjsmonterede strømkilder. Højden og momentum fra udstødningsgasserne pr. enhed af udstødt masse varierer lineært med hastigheden ( momentum = mv), mens den kinetiske energi og mængden af indkommende energi er proportional med kvadratet af hastigheden ( kinetisk energi = 1 ⁄ 2 mv 2 ). Udstødningshastighed, der er for lav, kan føre til en overdreven stigning i massen af drivmiddel, der kræves af raketligningen, med en for høj andel af energien leveret til boosteren af drivmiddel, der endnu ikke er blevet brugt. Højere udstødningshastighed har både fordelen og ulempen ved at forbedre brændstofeffektiviteten (mere momentum pr. masseenhed af udstødt drivmiddel), men faldende trækkraft og rumfartøjets aktuelle accelerationshastighed, hvis den tilgængelige effekt er konstant (mindre momentum pr. enhed energi leveret til raketten løfteraket). brændstof) [1] . +
Da den elektromagnetiske katapult kan projicere næsten enhver masse materiale, er den et ideelt valg til langdistance-rumfartøjer med en stabil strømforsyning. Med masseacceleratoren kan du bruge enhver masse opnået i universet som brændstof.
Da den elektriske effekt er meget mere stabil og stabil, er den på dette stadium designet ved hjælp af nukleare rumfartøjer.
Ulempen ved dette rumfartøj er, at det materiale, det projicerer, vil rejse med en meget farlig hastighed, hvilket gør det vanskeligt at bruge denne type fremdrift på en fast kanal. Den relevante teori er i øjeblikket hovedsageligt baseret på evnen til kun at udsende pulver. Men da den kinetiske energi stadig er der, er effekten på kredsløbet der stadig. En mere aktiv teori er at affyre massen med mere end en tredjedel flugthastighed , så den kan adskilles fra solsystemets gravitationscirkel .
Hybrid masseaccelerator
Alternativt projicerer en fast masseaccelerator motivmasse på rumfartøjet, og en masseprojektor på rumfartøjet sender massen op. I dette tilfælde behøver rumfartøjet ikke selv at finde kvaliteten af projektionen. Systemet er også i stand til samtidig at levere andre nyttige materialer til rumfartøjet, såsom brændstof eller nukleare kilder som en kilde til elektricitet.
Se også
Noter
- ↑ 1 2 Fysik af raketsystemer med adskilt energi og drivmiddel .
 Ordbøger og encyklopædier |
|---|
| Raketfri rumopsendelse | |
|---|---|
| |