개념적인 우주선 엔진 탑10

우주로 우주선을 발사하는 것은 값이 비싸지 않고 이상한 과학 및 공학의 부진한 과정입니다. 기본적으로 추진력을 발생시키기 위해 고속 추진제 배출 가스를 배출하는 극한의 모터 인 로켓이 필요합니다. 그들의 작업은 지난 세기의 표준에 의한 기술적 기적이지만, 기본은 매우 쉽습니다. 고압에서, 점화 장치는 연료 (일반적으로 액체)와 함께 연소실 내부에서 연료가 폭발하도록합니다. 최종 유체는 생성 된 유체가 반응 질량으로 빠져 나옵니다.

공기 호흡 제트기 와 달리 로켓은 궤도 고도가 너무 가늘어지기 때문에 대기 가스를 이동시켜 움직일 수 없습니다. 따라서 로켓 엔진은 추력을 얻기 위해 자체 배기 가스를 추진해야합니다. 단순 해 보이지만, 프로젝트에 관련된 기술적 인 문제, 작전 우주선의 제작, 조립 및 시험은 모든 위성 발사의 예산 급증을 초래합니다.

분명히 지구의 중력을 극복 하고 우주 공간에 도달하는 것은 발열 반응을 추진력으로 사용하는 현재 화학 로켓의 한계입니다. 다행히도 응용 과학은 법률을 호의적으로 작동시키는 방법을 찾는 것보다 물리학과 싸우는 문제가 적습니다. 여기에는 인류의 지평을 넓힐 수있는 우주선 드라이브의 10 가지 개념이 있습니다.

10. 시너지 터보 제트

보다 저렴한 우주선을 만드는 한 가지 방법은 궤도 높이에 도달하기 위해 하드웨어를 던지는 것에 의존하지 않는 개념 추진 시스템 인 SSTO (single-stage-to-orbit) 방식 일 수 있습니다. 엔진의 연소 반응에 공급하기 위해 대기 중의 공기를 사용하기 때문에 여분의 산화제를 운반하지 않으므로 무게가 감소합니다.

이러한 제안에 따라 영국의 Reaction Engines Limited (REL) 는 공기 호흡 엔진의 개념 인 SABER 를 사용하여 작동 하도록 Skylon 우주 비행선 을 설계했습니다 . 추진력을 얻기 위해 자체 내부 하드웨어 만 계산하기 위해 SABRE는 내부 연소를위한 대기에 의존하는 전형적인 터보 제트와 액체 산소 공급을 사용하는 종래의 로켓 엔진의 두 가지 작동 모드를 전환 할 수 있습니다.

REL은 화성에 대한 유인 항해에 대한 제안을 발표했다. Skylon 우주선을 사용하여 임무선을 궤도에 쌓아 올리는 것이었다.

9. 열 핵 로켓

내부 원자력 문제를 관리하는 러시아 국영 기업인 Rosatom 은 지구에서 화성 까지 여행하는 데 45 일이 걸리는 로켓 엔진을  만들고있다 (현재 18 개월). 이러한 기술은 냉전 시대에 URSS가 설계 한 핵 열로켓 (NTR)과 유사합니다. 선상 원자로 내부에서 분열하는 원자로부터 방출되는 에너지는 작동 유체를 과열하여 고압을 발생시켜 추진체 연소 반응이 화학 로켓에서하는 것과 같이 추진력을 발휘합니다. NTR 엔진은 핵연료의 에너지 밀도가 높기 때문에 무게가 적고 소비 효율이 낮습니다.

마찬가지로 NASA는  NERVA 프로그램이 종결 된 지 40 년 만에 NTR 프로젝트를 되살 렸지만 우주국은 핵융합에 의한 로켓  과 핵 전구 와 같은 원자력 관련 가능성도 더 높게보고있다 .

8. 열 반물질 드라이브

우주의 모든 물질은 물질로 구성되어 있습니다. 물질은 입자로 이루어져 있으며 모든 입자에 대해 어두운 쌍둥이가 있습니다. 반 쌍 입자입니다. 반대편 입자는 반대의 것을 제외하고는 상대방의 모든 특성을 가지고 있습니다. 두 쌍둥이가 상호 작용할 때, 그들은 서로를 몰살시키고 과정에서 많은 에너지를 방출합니다. NASA의 과학자들은 우주 왕복선  엔진을 성간 여행 시대로 끌어 들이기 위해이 힘을 사용하기를 원합니다.

NTR과 마찬가지로 반물질 소멸은 작동 유체를 가열하여 추력을 발생 시키지만 기하 급수적으로 연료 효율은 높아집니다. 100 밀리그램의 반물질은 화성에 도달하기에 충분하며, 화학 로켓에는 유인 우주선에 많은 추진체가 필요할 것입니다. 연구원은 심지어 Kickstarter 에서 반물질 배 를 조달하기를 원합니다 .

7. 핵 펄스 추진력

알파 쎈타 우리가 우주선을 추격하는 도중에 원자 폭탄을 떨어 뜨리는 항해는 어떻습니까? 핵 펄스 추진 은 성간 여행의 가장 실현 가능한 경로 일 수 있습니다. 1958 년 DARPA 기업으로 출발 한 Project Orion은 우주 오페라 선박 - 잠수함 스타일의 건설, 200 명의 승무원, 수천 톤의 이륙 중량을 원했고 핵 펄스 추진을 사용하여 궤도에 진입하려고했습니다. 실용적, 이론적, 공학적으로 모두 말하기.

오리온 엔진은 충격 댐퍼로 우주선에 합류 한 거대한 강판에 작은 핵폭발을 유도하는 메가톤을 생산할 수 있지만 정치적 문제와 예산은 기계적 장애물보다 더 나쁜 것으로 판명되었습니다. 프로젝트 오리온은 1965 년에 몇 차례 성취 된 후에 폐쇄되었지만 메두사 우주선과 같은 개념과 반물질 분출 추진력  은 여전히 ​​연구 중에 있습니다.

6. 나노 입자 미세 추진

작은 추진력에도 불구하고 추진체 분자를 전기 충전하고 자기장을 통해 밀어 올리면 우주선을 추진하는 데 매우 효과적입니다. 이온 추진기  는 화학 로켓보다 몇 배나 더 에너지 효율적이어서 장기적으로 발열 추진 장치와 일치 합니다 . 그건 그렇고, 그것은 Vesta와 Ceres 까지 Dawn 우주선을 추진시킨 시스템이었습니다 .

공군 과학 연구실의 자금 지원을 받아 미시간 대 (University of Michigan)는 NanoFET 라 불리는 실험용 이온 추력기를 개발하고 있습니다. 이 엔진은 나노 전자 기계 시스템을 통해 추진하고있는 추진체 나노 입자의 수조를 없애고 소형 위성을 추진할 수있는 스러 스터 - 온 - 칩 개념을 열어 놓았다. NanoFET 모듈의 그리드는 다양한 설계 및 엔지니어링 요구 사항에 맞게 유연하게 조정 및 확대 될 수 있습니다.

5. Q- 스러 스터

로켓은 뉴턴의 세 번째 법칙에 따라 추력 (반응)을 얻기 위해 추진체 (동작)를 추방하지만, 드라이브가 자연의 기본 규칙을 어기면 어떻게 될까요? 영국의 항공 우주 엔지니어 인 Roger Shawyer는 1999 년에 무전기 공진 공동 스러 스터  ( e resonant cavity thruster) 또는 EmDrive (전자기 구동 장치) 라고 불리는 무 반응 엔진을 제안했을 때 완벽하게 가능하다고 믿었습니다 . EmDrive는 마이크로파를 원뿔 내부로 반사시켜 좁은 쪽 끝으로 밀어 넣습니다. 이 실험은 중국, 독일 및 NASA 연구원들이 Shawyer의 절차를 긍정적 인 결과로 재현 한 후에도 과학계에서 논란이 일었다.

EmDrive가 어떻게 작동하는지 정확하게 물리학의 가장자리에 남아 있습니다. 양자 변동의 이론에 따르면 진공은 활발한 입자들이 튀어 나오고 실제로 튀어 나온다고합니다. 마이크로 웨이브를 통해이 입자들과 상호 작용하면 배가 추력을 얻을 수 있습니다.

 

EmDrive는 양자 진공 추진기 (Q-thrusters)로 알려진 로켓 엔진의 완전히 새로운 개념을 만들었습니다.

4. 광자 레이저 스러 스터

배영배 박사 YK Bae Corp의 창립자 인 물리학 자 박사는 에너지 및 우주 여행 분야에서 "녹색"기술을 연구하기위한 노력을 기울였습니다. 배의 특허에는 새로운 분자 클래스 인 광자 철도 (photonic railways)와 PLT ( Photonic Laser Thruster )가 포함됩니다. 배는 NASA 자금으로 PLT를 연구하고 연료 탱크를 운반 할 필요가없는 우주 운전사의 개념을 설계 할 수있었습니다. 대신 PLT는 우주선에서 발사 된 레이저로부터 추력을받을 것입니다. 진공은 마찰이 없기 때문에 PLT 구동 항공기는 화성과의 거리를 몇 일 만에 꾸준히 이어갈 것입니다.

직접 에너지 기술의 발전은 우주 공간을 통해 우주선을 밀어 낼 수있는 멀티 메가 와트 레이저 빔을 제공하는 데 중요 할 것이며, 연료 및 주 전원 공급 장치와 같은 중량이 많은 구성 요소가없는 아키텍처를 구현할 수 있습니다.

3. 코일건 우주 발사기

아서 클라크 (Arthur C. Clarke)와 로버트 하인라인 (Robert Heinlein)과 같은 공상 과학 소설 작가들은 전자기 투석기를 수십 년 동안 줄거리 장치로 생각했습니다. 오늘날에도 지구상의 수백 마일에 달하는 탑재 물을 자기 적으로 가속 시키면 순수한 Sci-Fi로 보일 수 있지만 James Powell 박사와 Gordon Danby 박사는 우주 여행의 미래의 일부가 될 것이라고 생각합니다. Powell과 Danby는 초전도 자기 부상 (자기 현가 장치)을 공동 개발하여 현재의 EM 열차를 개발할 수있게했으며, 이제 그들은 Startram Project를 통해 우주 여행에이 기술을 적용하려고합니다.

Powell과 Danby의 비전에서, 코일은 코일 룬의 프로젝트에서 일어난 것과 마찬가지로 철도의 수 마일에 걸쳐 고속으로 우주선이나 탑재 물을 밀어 낼 강력한 자기장을 생성합니다. 충분한 추진력을 얻으려면 트랙 길이가 수십억 달러가 될 것이지만, 발명가의 말에 따르면, 이것은 미래에 지불 할 작은 가격입니다.

2. 스텔라 윈드 잼머

태양은 다른 어떤 별과 마찬가지로 항상 고속의 양성자와 전자의 진정한 강렬한 입자를 내뿜습니다. 이러한 복사 압력은 자기장에 밀려 추력을 발생시킬 수 있습니다.

십년 간의 우주가 방황 한 후에 태양 제트 우주선은 태양계의 먼 국경을 넘어 연료를 낭비하지 않고 외계의 자기 및 중력장에서 기동 궤적을 조정할 수 있습니다. 추력 방향은 태양풍에 따라 돛을 변경하여 조정할 수 있습니다.

 

추진력은 자기장의 크기에 달려 있기 때문에, 항해 연령의 바람을 끄는 캔버스 대신에 철선 고리와 닮은 자기장을 생성하기 위해 태양 돛에 수백 미터와 킬로미터의 초전도체 물질이 필요할 것입니다.

미 항공 우주국 (NASA)은 2018 년 소행성 스카우트 (Asteroid Scout)에 대한 플라이 바이 (flyby) 조사 에서 태양 돛을 배치 할 계획이다 .

1. Alcubierre 드라이브

아인슈타인 필드 방정식은 에너지와 물질이 현실의 우주 메쉬를 휘 갈릴 수 있다고 말합니다. 우주선 뒤에있는 패브릭을 늘리고 앞 공간을 줄이면, FTL (light-than-light) 여행이 가능합니다. 물론 스크롤링 게임처럼 우주가 움직이거나 우주선이 아니기 때문에 상대 론적 법칙은 깨질 수 없습니다. 우주의 파도에 휘몰아 치면서 우주선은 빛보다 훨씬 많은 속도의 속도에 도달 할 수 있습니다. 우리는 1 초도 안되어 화성에 갈 수는 있지만, 감속이 문제가 될 것이라고 생각합니다!

 

Alcubierre 운전 하거나 드라이브 상태 아인슈타인 방정식에 대한 해결책으로 멕시코 물리학 미겔 알 쿠비 에레에 의해 제안되었다 워프 에너지 및 곡선 시공간 메쉬를 할 수있는 문제. 0보다 작은 질량의 필드를 사용하면 워프 드라이브가 공간 패브릭을 뒤틀리고 스크롤 할 수 있습니다.