WIZJA ASTRONOMII PLASTYCZNEJ.
PODRÓŻE MIĘDZYGWIEZDNE.
NAPĘD TERMOJĄDROWY
Aby dotrzeć do gwiazd, niezbędne są szybkie napędy rakietowe. Napęd chemiczny pozwala osiągnąć najbliższe układy planetarne w czasie rzędu tysięcy lat, napęd jądrowy – w ciągu 200-300 lat. Dlatego obiecujące perspektywy otwiera tu napęd termojądrowy.
Napęd termojądrowy opiera się na syntezie jąder niektórych lekkich pierwiastków, np. helu 3, składającego się w jądrze z dwóch protonów i jednego neutronu i deuteru, co daje w rezultacie jądro helu i proton, poprzez działanie odpowiedniej, zbliżającej je siły – wielkość energii jest tu zgodna z równaniem Einsteina E=mc2. Problemem obecnie jest osiągnięcie korzystnego stosunku energii otrzymanej do włożonej (w 1997 r. w Anglii otrzymano 65%, ok. 2003 r. w USA planowano zysk energii 10-krotny) i utrzymanie tak plazmy, czyli materiału, w którym zachodzi powyższa reakcja, aby nie doszło do zniszczenia urządzenia. Dlatego konieczne jest zorientowanie cząstek w jednym kierunku dzięki odpowiednim dyszom magnetycznym. Takie urządzenia i doświadczenia już się realizuje.
Paliwo, np. hel 3, znajduje się na Księżycu i w atmosferach niektórych planet zewnętrznych, np. Jowisza, oraz bor na Ziemi. Napęd termojądrowy jest korzystny z różnych względów – może mieć postać ciągłą lub pulsacyjną w serii eksplozji, paliwa nie trzeba dużo (bez konieczności osiągania tzw. masy krytycznej) i ma dużą wydajność.
Istnieją tu różne wersje rozwiązań technicznych. Można wykorzystać laser, który by rozgrzewał, kondensował i detonował materiał pędny (takie urządzenie o nazwie NIF (National Ignition Facility) jest budowane w Kalifornii w USA); w innym projekcie – dla uniknięcia konieczności używania mało operatywnych, ciężkich laserów jako zapalników używano by materiału chemicznego – takie projekty niepublikowane istnieją; inny sposób to użycie swoistej pułapki magnetycznej, podobnej do planowanej w przyszłości w energetyce termojądrowej. Problemem napędu termojądrowego jak i jądrowego jest też mała wydajność dysz silnikowych, która, w przeciwieństwie do dysz w kształcie dzwonu, stosowanych w silnikach chemicznych (94% wydajność), tu wyniosłaby tylko (dla napędu jądrowego) 25%. Jednak przy niektórych udoskonaleniach dysze osiągnęłyby wydajność 60%, co daje dla napędu D-3He 10%c i osiągnięcie najbliższej gwiazdy w 43 lata, z hamowaniem 86 lat.
W jednym z projektów gwiazdolotów napęd ten składałby się z wyrzucanych, zapewniających odrzut, ładunków termojądrowych, pozwalając rozpędzić statek do prędkości ok. 3%c.
Fizyk i teoretyk techniki rakietowej Robert Bussard stworzył w latach 60. koncepcję tzw. napędu strumieniowego, w którym materiał pędny byłby zbierany po drodze, ze znajdujących się w przestrzeni kosmicznej cząsteczek. Jednak ze względu m.in. na małą ich ilość napęd nie byłby wydajny. Koncepcję silnika strumieniowego, „odrzutowca kosmicznego”, który zbierałby w locie paliwo i rozpędzał powodując odrzut, wysunął przed Bussardem w publikacji z 1959 r. J. R. Pierce.
Udoskonaloną wersją projektu Bussarda jest koncepcja żagla magnetycznego. Prędkość wyniosłaby tu teoretycznie 500 km/s, praktycznie 250 km/s. Napęd opierałby się na wykorzystaniu wiatru słonecznego, nacisku jego plazmy na odpowiednią powierzchnię zbiorczą statku. O ile w technice żagla np. słonecznego występowałyby problemy z wyhamowaniem pojazdu, tu żagiel magnetyczny realizowałby to – wystarczyłoby go, podobnie jak spadochron, ustawić w określoną stronę.
Pewne cechy tworząco-testujące dla wyprawy ku gwiazdom z wykorzystaniem napędu termojądrowego może odegrać rejon peryferii Układu Słonecznego. Przypuszcza się, że napęd termojądrowy może zostać skonstruowany przed upływem bieżącego stulecia. W jednej z wersji napędu wykorzystującego antymaterię ma być on zapalnikiem inicjującym reakcję termojądrową.
Powyższe rysunki autora przedstawiają cel podróży międzygwiezdnej – powierzchnię, formy życia i przyszłą obecność człowieka na księżycach odkrytych planet pozasłonecznych.
Bibliografia:
S.D. Leifer, „Sięgnijmy do gwiazd”, „Świat Nauki”, 1999, nr 4.
A. Marks, „W poszukiwaniu kosmitów”, Ludowa Spółdzielnia Wydawnicza, Warszawa 1980.
„Układy planetarne wokół gwiazd”, „Urania – Postępy Astronomii”, 2001, nr 5.
R. Zubrin, „Narodziny cywilizacji kosmicznej”, Prószyński i S-ka, Warszawa 2003.
Podziemna fauna – egzoksiężyc planety HD 28185 B
Czas zmagań z klimatem – egzoksiężyc planety HR 810 B
Świat krętych rzecznych dolin – egzoksiężyc planety HR 810 B
Letnie popołudnie – egzoksiężyc planety HD 28185 B
Zobacz galerię zdjęć:
Komentarze
Pokaż komentarze (2)