Na pohon vesmírnych lodí v budúcnnosti má význam podľa mňa používať len EM vlny. Teda ak sa má loď poháňať sama, nie z iného miesta. Vlny majú hybnosť, takže sa dajú použiť.
Reakčná hmota má skoro samé nevýhody.
Loď má obmedzené zásoby, nedá sa s ňou zabezpečiť trvalý pohon, má rekurentnú neefektivnosť.
Lineárna hybnosť fotonov EM vlnenia - platí vzťah, p=hf. Hybnosť závisí len lineárne od frekvencie.
Z pohľadu poyntingovho toku je to trošku inak:
V dokumente http://en.wikipedia.org/wiki/Poynting_flux , http://electron9.phys.utk.edu/optics421/modules/m1/emwaves.htm
som našiel vzťah pre hybnosť EM vlny.
Poyntingov tok EM vln sa mení sinusovo.
Časovo spriemerovaný tok cez 1 m2, teda energia závisí kvadraticky od intenzity E. (S = Emax.Bmax/(2.mí0.c) = Emax^2/(2.mí0.c)), mí0 je permeabilita vo vákuu.
Tento tok delený c je tlak žiarenia.
Takže čím vačšia elektrická intenzita, tým silnejší tlak má EM vlnenie na určitú plochu.
Neviem však ako sa dá prísť od toho vzťahu ku vzťahu h.f.
Prečo sa tam už nevyskytuje elektrická intenzita E.
Má IR, svetlo, UV a vysokofrekvenčné žiarenia nejakú normovanú intenzitu E ?
Nie je to tak, že ak sú dva fotony s rovnakou f ale rôznou amplitudou E, tak jeden má vačšiu energiu a hybnosť ?
Nevyznám sa moc do teorie EM poľa, tak sa pýtam, či vôbec dobre uvažujem ?
Jsou to dva rozdílné popisy - klasický elektrodynamický a kvantový. Foton (kvantový pojem) má energii a hybnost pořád stejnou, závislou na frekvenci. Při popisu pomocí elektrodynamiky vyšší intenzita (klasický pojem) prakticky znamená, že těch stejných fotonů je víc.
Jinak motory s EM zářením jsou sice nedostižné ve specifickém impulsu, ale bohatě to vyvažují katastrofálním poměrem tah/příkon. S výjimkou EM "motoru" s vnějším zdrojem - solární (obecně EM) plachty.
Tak to teda je.
Z toho ale vyplýva, že foton svetla má nejakú minimálnu elektrickú intenzitu.
Rozmýšlal som nad niečím iným.
Pre frekvencie svetla, UV, X a gama sa asi nedá ľahko generovať žiarenie s veľkou energiou - myslím sumárnou.
Napr na http://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_pressure je výpočet tlaku slnečného žiarenia na úrovni Zeme - iba 4,6mikroPa.
Čo takto použiť malé frekvencie EMŽ - kHz, MHz ?
Tam by nemal byť príliš veľký problém vytvoriť megawatové výkony na plochu 1m2.
Tam zrejme nemá veľký význam uvažovať o fotonoch.
Pre žiarenie s intenzitou 100kV mi tlak vychádza na 0,08Pa a energia poyntingovho toku na 26,5 MW/m2.
Navyše dajú sa generovať aj žiarenie s inou charakteristikou sínusové vlny , napr. jednosmerné pulzy.
Hovorím to preto, že niekto tu spomínal, že aj keby bol k dispozícii "Temelín v mobile", tak to nový pohon v kozmonautike nevyrieši.
U.S. Letectvo uvažuje o novém raketovém motoru
By Turner Brinton
Space News
posted: 21 October 2010
10:44 am ET
WASHINGTON – Letectvo U.S. začíná zvažovat možnost vývoje funkčnějšího a dostupnějšího motoru horního stupně pro rakety Atlas 5 a Delta 4, jejichž služeb se využívá při vypouštění většiny užitečného nákladu pro národní bezpečnost.
Středisko Letectva pro kosmické a raketové palebné systémy v Los Angeles zadalo průmyslu, aby do 9. listopadu předložil nápady na stavbu příští generace motoru horního stupně, který by do roku 2017 nahradil dvě verze motoru RL-10 Pratt & Whitney Rocketdyne stavěné pro Atlas 5 a Delta 4.
Formální žádost o informace vystavená Letectvem 27. září na webové stránce Federal Business Opportunities přitáhla pozornost Pratt & Whitney Rocketdyne a jejího rivala Aerojet, dalšího hlavního U.S. výrobce raketových motorů na kapalná paliva.
Původně vyvinuté v rámci programu Air Force's Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) jako vzájemně si konkurující rakety jsou dnes boostery Atlas 5 a Delta 4 provozovány společným podnikem United Launch Alliance of Denver a Boeing-Lockheed Martin. Rakety jsou v mírně odlišných verzích motoru RL-10 na kapalný vodík k pohonu horního stupně. Jelikož se tento motor vyvíjel už roky, říkají činitelé Pratt & Whitney Rocketdyne, že inženýři už naráží na hranice dalších vylepšení, která by bylo možno vymáčknout z 50 let staré konstrukce motoru.
Letectvo plánuje, že bude i nadále spoléhat na rakety EELV nejméně do roku 2030 a provoz chce mít nový motor horního stupně vyrobený a kvalifikovaný do roku 2017, který by využíval stejné kryogenické palivo jako RL-10, uvádí se na webu z 27. září.
Navržený motor příští generace „by využil moderní konstrukce a výrobní metody. Očekává se, že nový motor předvede nové hranice provozních možností na technické úrovni doby spolu se spolehlivostí a minimalizací nákladů celého životního cyklu,“ uvádí se na webu.
Motor RL-10B-2 využívaný nosičem Atlas 5 je výkonnější než jeho protějšek u Delta 4, RL-10A-4-2. Varianta pro Atlas dosahuje tahu 24 750 pondů a má specifický impuls – měřící účinnost rakety – 465,5 sekundy.
Letectvo by rádo, aby motor nové generace byl tak účinný jako ten současný konstruovaný a vyráběný pro Atlas a aby dosahoval mezi 25 000 a 35 000 pondy tahu, uvádí se na webu.
Pratt & Whitney Rocketdyne sídlící v Canoga Park v Kalifornii podněcuje Letectvo, aby investovalo do vývoje nových motorů jako do způsobu zvládnutí neustále rostoucích nákladů na program EELV.
„Určitě jsme prosazovali potřebu dát se do motoru nové generace, a to nikoliv proto, že bychom věřili, že RL-10 je nezbytně špatný motor – prokázal ohromnou spolehlivost a letěl více než 500-krát – ale je založen na technologii, která se zformovala koncem 50. a počátkem 60. let,“ řekl Steve Bouley vicepresident Pratt & Whitney Rocketdyne pro kosmické nosiče a hypersonické systémy.
„Vidíme to jako výhodné - investovat nyní a dát se do nové generace motoru a zúročit schopnost dosažení stejného stupně spolehlivosti za provozu s minimálními a sníženými náklady při zlepšení technologičnosti a tím zúročení tradice RL-10,“ řekl.
Pratt & Whitney Rocketdyne investovala v posledních letech asi 40 milionů dolarů do nových technologií, jako jsou turbočerpadla a nové konstrukce spalovacích komor a ejektorů prezentovala se Letectvu s itinerářem cesty ke konstrukci nové generace motorů, řekl Bouley.
Další přední U.S. vývojář raketových motorů na kapalné palivo Aerojet z Sacramenta v Kalifornii též plánuje vyžádat si informace od Letectva.
„Jsme potěšeni, že pokročilé dovednosti se nyní už oceňují,“ řekla Julie Van Keeck vicepresident pro kosmické a odpalovací systémy. „Myslíme si, že cokoliv, co posune dál U.S. schopnosti v nosičích, co se týče moderních výrobních procesů, je pozitivní.“
Více než o zlepšený výkon, myslí si Van Keeck, jde Letectvu o vývoj motoru, který by byl cenově dostupnější, přičemž by si zachoval stejnou úroveň spolehlivosti jako současné konstrukce.
„Jedna z věcí, která je průmyslu zcela jasná, je, že cenová dostupnost tím s čím všichni musíme žít a z čeho musíme vycházet jako z klíčového kritéria pro jakákoliv rozhodnutí, která nás dostanou dopředu,“ řekla. „Jako společnost už dost dlouho pracujeme na své konkurenceschopnosti a cenové dostupnosti zeštíhlováním svých provozů a omezováním své stopy atd. … Myslíme si, že technologie poskytuje určité výhody, které mohou zlepšit dostupnost a robustnost tohoto výrobku.“
Pratt & Whitney Rocketdyne i Aerojet se potýkají s dost velkou porcí obchodní nejistoty, protože obě vyvíjí hnací systémy pro NASA program Constellation, který Bílý dům zkouší zrušit.
Např. Pratt & Whitney Rocketdyne vyvíjí motor J2-X, který by měl pohánět horní stupně raket Ares 1 a Ares 5 a Aerojet vyvíjel četné pohonné systémy pro pilotovanou kapsuli Orion a únikový systém.
Mluvčí Letectva LaGina Jackson nebyla schopna sdělit čas, kdy poskytnou další podrobnosti o časovém rozvrhu a financování snahy o další generaci motorů.
Technici Pratt & Whitney Rocketdyne prověřují motor na kapalný vodík RL-10, který pohání horní stupně raket Atlas 5 a Delta 4. Credit: Steven Kater/Pratt & Whitney
Umělecké provedení kosmického dostavníku – pojetí vodou poháněného plavidla – křižujícího u Marsova měsíce Fobos. Ty válce jsou propojené obytné moduly, zatímco ty ploché oblasti jsou solární pole.
CREDIT: Robert Becker (www.robertbecker.com)
Kosmické lodi primárně poháněné vodou by mohly sluneční soustavu otevřít pro výzkum zlevněním letů k Marsu a k dalším velmi vzdáleným lokalitám, zjistila nedávno nová studie.
Cesta na Mars a zpět ve vodou poháněné lodi by mohla stát jen tak málo, jako dnes stojí start raketoplánu, říkají výzkumníci. A ten nápad spočívá v tom udržovat „kosmické dostavníky“ mezi cestami dále na oběžné dráze tak, aby jejich relativní hodnoty mohly časem růst, takže lodi by zredukovaly potřebu drahých jednorázových misí startujících ze Země.
„Je to skutečně výzva pro systémovou integraci,“ řekl vedoucí autor studie Brian McConnell softwarový inženýr a technologický podnikatel. „Základní technologie už existují.“
Kosmický dostavník: Základy
Koncepce plavidla kosmického dostavníku (http://www.space.com/2-top-10-fantasy-spaceships-headed-reality.html ) je poháněna vodou a vodou vyvážená, startující pomocí svých solárně poháněných termoelektrických motorů. Tyto motory by uváděly vodu do superpřehřátého stavu a vzniklá pára by pak unikala tryskami, čímž by vyvíjela potřebnou velikost tahu.
Termoelektrické motory jsou velice účinné a jsou dobře disponované pro cestovaní s trvalým, nízkým tahem, říkají výzkumníci. Tento mód pohonu by odvedl lví podíl práce, dostrkal by kosmický dostavník z orbity Země na Mars.
Občas by se do služby mohly zapojit menší chemické rakety, když by bylo zapotřebí rychlých změn rychlosti, řekl McConnell.
Obytná část kosmického dostavníku by sestávala ze série propojených modulárních habitatů. Ty by byly rozkládací a zhotovené z tkaniny, říkají výzkumníci – dost podobně jako nafukovací moduly od Bigelow Aearospace, které už byly vyslány a otestovány na nízké orbitě Země.
Velkou část tělesa kosmického dostavníku by podle studie také tvořila voda. Balila by se spolu s modulárními habitaty a poskytovala by dobré stínění proti radiaci. Mohla by rovněž být zabudována do samotných stěn z tkaniny, když by konstrukce byla vystavena extrémnímu kosmickému chladu, zmrzla by do pevných, tuhých kousků fungujících jako štít.
Rotace lodi by rovněž mohla vytvářet v určitých částech plavidla umělou gravitaci blízkou té pozemské, říkají výzkumníci.
Srážka z kosmického cestovného
Závislost na vodě jako hlavní pohonné látce by činila kosmický dostavník relativně provozně levným plavidlem, říkají výzkumníci. Částečně je tomu tak, protože termoelektrické motory jsou tak účinné a částečně, protože voda využitá jako palivo činí většinu lodi spotřebovatelnou a recyklovatelnou.
Protože je tam méně jednoúčelových materiálů, je tam méně mrtvé váhy. Voda nejdříve využitá pro radiační stínění by mohla později např. proudit z motorů. Kombinace těchto faktorů by se mohla projevit obrovskými úsporami oproti „tradičnějším“ misím kosmických lodí k Marsu za využití chemických raket, tvrdí studie.
„Dohromady to snižuje náklady 30-krát nebo vícekrát,“ řekl SPACE.com McConnell. Odhaduje, že mise na otočku např. k marsímu měsíci Fobos by mohla dělat méně než 1 miliardu dolarů.
Cesta kosmickým dostavníkem by rovněž mohla být pohodlná, dodal McConnell. Loď by nesla velké množství vody, takže astronauti by si mohli pohodlně pěstovat nějaké jedlé plodiny – a luxus v luxusu – a dávat si zas a zase horkou koupel.
McConnell a spoluautor Alexander Tolley svou studii publikovali v březnu v Journal of the British Interplanetary Society.
Flotila kosmických dostavníků?
Kosmické dostavníky z McConnellových vizí křižujících kolem sluneční soustavy, každé jednotlivé plavidlo na nízké orbitě Země natankované vodou, když by bylo třeba, tak by vystoupalo. V budoucnu by se palivo mohlo čerpat během cest kosmických dostavníků – voda by se např. mohla těžit z asteroidů nebo z měsíce Marsu.
Části by se mohly vyměňovat a upgradovat i na orbitě, což by pomohlo kosmickým dostavníkům zůstat v dobrém provozním stavu po desítky let, řekl McConnell. Každá mise podnikaná z nízké orbity Země by byla daleko levnější, než když se cokoliv vystřeluje ze země.
McConnell si myslí, že jakmile se do toho někdo pustí, tak přijde den, kdy nebesa zaplní celá flotila kosmických dostavníků létajících pod různými vlajkami.
„Když se jedna strana rozhodne, že to udělá, tak si myslím, že podnítí spoustu další aktivity,“ řekl McConnell. „Myslím, že různé země nebudou chtít zůstat pozadu.“
Od vize k realitě
Aby se kosmický dostavník stal skutečností, není třeba žádných velkých technologických skoků, řekl McConnell. Rozkládací habitaty od Bigelow jsou už ve vesmíru otestované, zrovna tak jako různé termoelektrické motory.
„Není moc nových technologií, které je třeba vybudovat,“ řekl McConnell.
Termoelektrické motory, které jako palivo používají vodu, však ještě nebyly otestovány při letu, takže na hnacím systému se ještě nějaká práce musí udělat. McConnell si ve svých vizích představuje i konkurenci o konstrukci motorů zrovna tak jako o celkový návrh lodi – nějakou finančně oceněnou soutěž, která by byla jako menší verze Google Lunar X Prize, což je soukromá soutěž k měsíci o 30 milionů dolarů.
Jakmile se objeví vítězové těchto soutěží, mohlo by následovat pozemní testování a nakonec letové testy. McConnell odmítá předložit jakékoliv specifické časové rozvrhy, ale je ohledně možností optimistický.
„Myslím, že by k tomu mohlo dojít velice brzy,“ řekl. „Je to ve skutečnosti jen záležitostí, jak přesvědčit rozhodující činitele, že stojí za to se do toho dát.“
Poznámka: V originále je více odkazů, než jsem jich sem dal.
After six months of acceleration, the microsatellite's speed increases from 24,000 km/h, its launch speed, to 42,000 km/h. The acceleration is only about a tenth of a millimeter per square second, which translates into 0-100 km/h in 77 hours. But in space, where there is no friction to impede motion, gentle but steady acceleration is the way to go.
"We calculated that in order to reach lunar orbit, a 1-kg nanosatellite with our motor would travel for about six months and consume 100 milliliters of fuel," explains Muriel Richard, a scientist in EPFL's Swiss Space Center."
citace:btw, ked sme pri experimentalnych pohonoch...
neviem, ci sa to tu rozoberalo uz, ale:
nema niekto nejaky insight do mach-woodwardovho motora (teda okrem toho, co je na nsf)? pripadne machov princip alebo woodwardov efekt?
Přednáška o Machově principu: http://old.avc-cvut.cz/avc.php?id=7512
Bohužel už je to dost dávno, co jsem ji viděl, nepamatuji si, jak moc je to relevantní (o Woodwardově hypotéze se tam ale určitě nemluví).
citace:btw, ked sme pri experimentalnych pohonoch...
neviem, ci sa to tu rozoberalo uz, ale:
nema niekto nejaky insight do mach-woodwardovho motora (teda okrem toho, co je na nsf)? pripadne machov princip alebo woodwardov efekt?
Přednáška o Machově principu: http://old.avc-cvut.cz/avc.php?id=7512
Bohužel už je to dost dávno, co jsem ji viděl, nepamatuji si, jak moc je to relevantní (o Woodwardově hypotéze se tam ale určitě nemluví).
citace:After six months of acceleration, the microsatellite's speed increases from 24,000 km/h, its launch speed, to 42,000 km/h. The acceleration is only about a tenth of a millimeter per square second, which translates into 0-100 km/h in 77 hours. But in space, where there is no friction to impede motion, gentle but steady acceleration is the way to go.
Tak teda nevím ...
Mě to vychází za půl roku pouze o 5703km/h rycheji (tah motorů asi 0,0001N), takže necelých 30000km/h. Na výše zmiňovaných 42000km/h by se 1kg nanosat dostal ne za půl, ale zhruba za jedenapůl roku
Hodne zajimavej mikropohon pro CubeSaty. Malinke iontove motory.
Par jich dat na jednu "vystupni" stranu s moznosti ridit vykon jednotlivejch motoru (dejme tomu 5 motoru na "zadni" strane do podoby DIN5-domino...jako na starej typ sluchatek z RVHP-NDR, cili jako do petiznaku na hraci kostce).
Vykonem do bocnich motoru by se druzice nasmerovavala a zapnutim plneho vykonu do vsech motoru by si CubeSat mohl zvednout obeznou drahu. Takze pri vypusteni ve vyskach 300-400km by CubeSat s aktivnim HAM prevadecem (nikoliv CubeSat pro ruzne no-HAM experimenty zneuzivajici vzacna HAM pasma) se dostal do pracovni vysky 700-1100km scela sam.
A po 10-20 letech provozu by zacal brzdit, aby spadl ke shoreni do atmosfery.
Jako stabilizaci by mohl mit bud permanentni magnety Sever-Jih nebo rizenou ele-mag civku napajenou z FTV panelu.
Jako nadrz by mohlo stacit 2ks bombicek na sifon se spravnym rozvodem plynu v kovovych-nerez mikrotrubickach s mikrorizenyma ventilama.
citace:Náhodou jsem narazil na tento link s jakýmsi pohonem
www.hosseinnabipoor.ca
Chvilku mi trvalo, nez sem pochopil princip. Bohuzel tohle nejde. Autor zapomel na odstredivou silu, ktera vznikne pri prenosu impulsu z jednoho konce pohonu na druhy a jehjiz ucinek vyrovna vzniklou akci.
Jak to tedy funguje? Jestli jsem to dobre pochopil tak jde o princip ze na jedne strane el. mag. impuls odrazi prvni kulicku a ta prenese silu na dalsi a tak dale az se impuls dostane po oblouku na konec kulickove drahy. Tam dostane protiimpuls a vse se vraci zpet.
