18.04.2016 03:00

Начаты испытания первого опытного прототипа электрического космического паруса E-Sail

На модерации Отложенный

Недавно инженеры НАСА начали проведение испытаний первого опытного прототипа экспериментальной двигательной установки, применение которой может значительно сократить время, требующееся космическому кораблю для того, чтобы выйти в открытое межзвездное пространство.

Система так называемого электрического солнечного паруса взаимодействует с протонами, частицами, входящими в состав солнечного ветра. Отталкивая в обратном направлении положительно заряженные частицы, система позволит получить постоянную тягу и позволит космическому кораблю набрать огромную скорость, не затратив на это ни капли топлива.

Согласно предварительным расчетам, применение системы электрического солнечного паруса позволит космическому аппарату достичь района гелиопаузы всего за 10 лет, в то время как небезызвестному космическому аппарату Voyager потребовалось для этого 35 лет.

Конструкция электрического солнечного паруса состоит из 10-20 алюминиевых проводов, расходящихся в пространство словно лучи Солнца от космического аппарата на расстояние в 20 километров. Подаваемый на эти провода положительный электрический потенциал позволяет создать потенциальную область, площадь которой эквивалентна площади 219 футбольных полей. Эта область отражает положительно заряженные протоны, что позволяет получить небольшую, но постоянную силу тяги.

Экспериментальный прототип такой системы получил название E-Sail HERTS (Heliopause Electrostatic Rapid Transit System).

"Солнце извергает поток протонов и электронов, движущийся на очень высокой скорости, порядка 400-750 километров в секунду" - рассказывает Брюс Вигман (Bruce Wiegmann), научный руководитель проекта HERTS E-Sail, - "Энергия этих высокоэнергетических протонов и заставляет двигаться космический корабль".

В настоящее время специалисты Центра космических полетов НАСА имени Маршалла начали проведение тестов экспериментальной установки HERTS E-Sail, которые будут продолжаться около двух лет. За это время ученые определят количество протонов, отраженных или отклоненных создаваемым проводами электрическим полем, и количество электронов, которые будут притягиваться этим же полем. Также будут проведены эксперименты с использование плазмы различных типов и все собранные данные будут использованы для улучшения и увеличения точности математических моделей, которые лежат в основе идеи электрического солнечного паруса. А это, в свою очередь, сделает еще на один шаг ближе момент практической реализации идеи, которая позволит людям относительно быстро добираться к границам Солнечной системы.

Согласно предварительным прогнозам, до момента начала попытки реализации идеи электрического солнечного паруса пройдет еще минимум 10 лет. И, с учетом столь длинного срока, нельзя с уверенностью сказать, будет ли использоваться эта технология на практике, ведь за прошедшее время люди смогут изобрести нечто совершенно новое, обладающее большей эффективностью и большими преимуществами.

Источник: http://www.ukr-portal.com/index.php?nma=news&fla=stat&cat_id=0&nums=14239

2 17 1468

Смотрите также

Всё чаще и чаще поражаюсь дилетантизму так называемых "ученых". Получить тягу за счет зарядки солнечного паруса не удастся по причине, аналогичной той, по которой нельзя получить реактивную тягу без выброса массы. Если в механическом случае идея упирается в закон сохранения импульса, то в данном прожекте фатальным препятствием окажется ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЗАРЯДА.

Проблема в том, что на электрически изолированном космическом аппарате можно создать лишь РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ. То есть, для заряжания паруса положительным потенциалом обязательно потребуется иметь другой электрод, заряженный отрицательно. А он - мерзавец - притянет все протоны, отброшенные парусом, и полностью погасит предполагаемую реактивную тягу, что уже вытекает из закона сохранения импульса.

В общем, успехов вам, инженеры НАСА - обделаться из-за незнания физических законов.

2 Экспертное мнение

obana ответил Ёжик

2016-04-20

# 80018630

Заряд-то на изолированном теле создать можно, и потенциал на нём будет (относительно бесконечности). Но если парус будет работать от положительных ионов солнечного ветра, то он действительно сам собой зарядится положительно и начнёт отталкивать положительные ионы. Нужен сброс положительного заряда, конечно. В любую сторону с любым импульсом.

0 Экспертное мнение

Ёжик ответил obana

2016-04-20

# 80019829

Поясняю, для тех, кто не в теме. Чтобы создать заряд на изолированном теле "относительно бесконечности", нужно носители какого-то одного знака ОТПРАВИТЬ В БЕСКОНЕЧНОСТЬ. А в космосе такого не получится - они непременно вернутся обратно под действием силы Кулона.

От "положительных ионов" парус не зарядится, поскольку в солнечном ветре присутствует ровно такое же количество "отрицательных электронов". Задумка авторов прожекта состояла в том, чтобы использовать разницу масс между притянутыми парусом электронами и отринутыми обратно протонами, которая и дала бы реактивный эффект. Но как я уже сказал, прокол заключается в невозможности создать ненулевой постоянный электрический потенциал на изолированном космическом теле.

0 Экспертное мнение

obana ответил Ёжик

2016-04-20

# 80024304

Положительный заряд создать на изолированном теле (относительно бесконечности) элементарно: надо избавиться от некоторого количества электронов. Например, включить электронную пушку. Пока произведение заряда электрона на потенциал тела будет меньше кинетической энергии вылета электронов, тело будет продолжать заряжаться положительно и увеличивать свой потенциал, и ОБРАТНО ЭЛЕКТРОНЫ НЕ ВЕРНУТСЯ. Потом электроны перестанут вылетать, поскольку их энергии уже не хватит для вылета в бесконечность.

0 Экспертное мнение

Ёжик ответил obana

2016-04-20

# 80026128

Перенести электронную пушку из кинескопа в космос так запросто не получится по одной простой причине: электроны испытывают силовое воздействие по направлению разности потенциалов, т. е. между отрицательным и положительным электродами. В кинескопе роль главного притягивающего электрода (фокусирующие - не в счет) играет металлизированное покрытие люминофора экрана. В космосе же чтобы электроны покинули аппарат, он уже должен иметь общий отрицательный заряд "относительно бесконечности". При начальной нейтральности космического тела испущенные с отрицательного электрода (или нити) электроны полетят не в космос, а к положительному электроду - ВСЕ без исключения. Теперь понятно?

0 Экспертное мнение

obana ответил Ёжик

2016-04-20

# 80026890

Электроны, тем не менее, полетят в Космос. Пусть в начальный момент весь аппарат электрически нейтрален. Кольцевой анод пушки электрически соединён с корпусом всего аппарата, с местной "массой". На катод подаётся отрицательный потенциал U относительно "массы" от батареи. Электроны начнут улетать, поскольку они ускоряются к аноду, а анод вместе с "масой" пока продолжает находиться под нулевым потенциалом относительно бесконечности. Потом, по мере ухода электронов, всё устройство приобретёт положительный заряд относительно бесконечности и перестанет работать.

Но, кстати, можно сделать и дополнительный ионный источник (ионную пушку), который будет выбрасывать положительные ионы в том же направлении, всё устройство будет оставаться электрически нейтральным, а ионы будут тоже давать тягу.

0 Экспертное мнение

obana ответил Ёжик

2016-04-20

# 80027050

Да, забыл добавить: сначала отрицательный потенциал относительно бесконечности будет иметь катод. Имено поэтому электроны и улетят в Космос, пролетев через кольцевой анод, имеющий нулевой потенциал. Нулевой - пока всё устройство не зарядилось положительно и не приобрело положительный потенциал вместе с анодом (при этом потенциал катода станет нулевым относительно бесконечности, хотя и останется отрицательным относительно кольцевого анода).

0 Экспертное мнение

Ёжик ответил obana

2016-04-20

# 80028043

Тяжело иметь дело с прогульщиком уроков по физике. Ну да ладно, попробую объяснить попроще.

Чтобы катод имел отрицательный потенциал "относительно бесконечности" на аппарате непременно появится электрод, имеющий положительный потенциал, с которого будут сняты электроны, отданные катоду (в космосе им больше взяться неоткуда). Отсюда мораль: все испущенные с катода электроны вернутся "в родную гавань", а не в космос улетят (какие-то нейтральные кольцевые аноды - "не пришей кобыле хвост").

Хочу сразу опередить идею "экранирования анода". В таком варианте все электроны с анода отойдут экрану - катоду ничего не достанется для получения требуемого отрицательного потенциала "относительно бесконечности". Так что как ни крути, а обмануть закон сохранения заряда не получится.

1 Экспертное мнение

obana ответил Ёжик

2016-04-21

# 80044782

Заряд на космическом аппарате (КА) вовсе НЕ ОБЯЗАН сохраняться, он обязан сохраняться ВО ВСЕЛЕННОЙ. На катод пойдут электроны, разумеется, взятые у КА. Катод будет иметь отрицательный потенциал относительно КА, и создаст его, разумеется, бортовой источник питания. Поймите: в первый момент после начала работы электронной пушки нулевой потенциал КА относительно бесконечности заметно не изменится, ситуация будет сначала НЕОТЛИЧИМА от ситуации на Земле в лаборатории. На КА положительный потенциал относительно бесконечности будет сначала практически НУЛЕВЫМ (поскольку электроны в Космос ещё не ушли или их ушло очень мало), а потом будет ПОСТЕПЕННО увеличиваться. По-Вашему, и с Земли невозможно стрелять электронами в Космос? :-) А Земля - тот же КА, только бОльшей электрической ёмкости. Кстати, электронные и ионные пушки в Космосе давно работали, разумеется, с нейтрализацией заряда КА путём испускания частиц заряда другого знака - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C. Подумайте.

И на будущее отвыкайте вместо возражений по существу унижать собеседника и представлять его прогульщиком уроко...

0 Экспертное мнение

Ёжик ответил obana

2016-04-21

# 80047324

Не нужно надувать щеки: мне встречались и доктора физматнаук, неспособные решить школьную задачку по физике.

Что касается лично вас, то ваши фантазии и предположения как раз на уровне школьника-двоечника. Знание электронной оптики на уровне механика-регулировщика ещё не означает глубокого понимания физических законов.

Поясняю ещё раз. Свободные заряженные частицы двигаются под действием электрического поля по направлению силовых линий, соединяющих отрицательный и положительный электроды. Чтобы ион или электрон навсегда вылетел за пределы космического аппарата, от него (аппарата) силовые линии должны уходить В БЕСКОНЕЧНОСТЬ. Поскольку с земли все эти штуки запускаю нейтральными, выбросить потоки заряженных частиц за пределы космического корабля НЕВОЗМОЖНО В ПРИНЦИПЕ. Что касается ионных двигателей, то в космос выбрасываются нейтральные частицы, отдавшие заряд внешней сетке (нейтрализация заряда путем параллельного выброса потока электронов - туфта для дилетанов).

И немного о себе. Я профессиональный физик - ядерщик, выпускник физматшколы.

0 Экспертное мнение

obana ответил Ёжик

2016-04-21

# 80048370

== Чтобы ион или электрон навсегда вылетел за пределы космического аппарата, от него (аппарата) силовые линии должны уходить В БЕСКОНЕЧНОСТЬ. ===

Безграмотное и неверное утверждение: КА в начальный момент ЭЛЕКТРИЧЕСКИ НЕЙТРАЛЕН, уже ускоренные на борту КА электроны полетят от КА в бесконечность в бесполевом пространстве по инерции, безо всяких "силовых линий" :-))

Физматшколы не выпускают физиков - ядерщиков :-)

0 Экспертное мнение

Ёжик ответил obana

2016-04-21

# 80049623

Последняя фраза показывает, как легко вы купились на дешевенький тест.

Пардоньте, но с оппонентом, имеющим глубокие пробелы в школьной физике, и не дружащим с элементарной логикой мне больше обсуждать нечего.

0 Экспертное мнение

obana ответил Ёжик

2016-04-21

# 80052508

А по существу возражений нет? :-) Это насчёт технически безграмотных "обязательных" силовых линий хотя бы :-))) Меня обсудим как-нибудь потом, я-то даже не утверждал, что я - физик, в отличие от Вас :-), так что считайте меня хоть слесарем :-). Но Вы полностью провалили тест на культуру дискуссий, в науке вести себя так, как Вы, просто не принято.

Что касается "невозможности" создания электронных пушек в Космосе, почитайте хотя бы о довольно широко известном эксперименте "Аракс" в 1976 году, когда с геофизических ракет, запущенных на о.Кергелен, "невозможными" электронными пучками от электронной пушки на ракете получили искусственное полярное сияние в другом полушарии Земли - http://pulse1549.hut2.ru/PROJECTS/ARAKS.htm

Ну а электронные пушки для космических аппаратов, разумеется, делали и продолжают делать :-) -

"Electron Guns for Spacecraft"

E. N. Evlanov, M. A. Zavjalov, and P. M. Tyuryukanov, http://download.springer.com/static/pdf/834/art%253A10.1134%252FS0010952513050043.pdf?originUrl=http%3A%2F%2Flink.springer.com%2Farticle%2F10.1134%2FS0010952513050043&token2=exp=1461253289~acl=%2Fstatic%2Fpdf%2F834%2Fart%25253A10.1134%25252FS0010952513050043.pdf%3For...

0 Экспертное мнение

obana ответил Ёжик

2016-04-21

# 80053191

Ещё раз поясняю Вашу ошибку: в начальный момент космический аппарат (КА) будет электрически нейтрален, и разогнавшиеся электроны останавливать будет уже просто некому: электрическое поле-то снаружи КА ОТСУТСТВУЕТ, потенциал КА относительно бесконечности будет НУЛЕВОЙ. Отрицательный (относительно КА и бесконечности) катод, чтобы он Вас не смущал :-), можно полностью закрыть снаружи проводящим экраном, соединённым с КА и с анодом.

Электроны разгонятся в промежутке межде катодом и анодом - И ВСЁ, дальше они просто полетят ПО ИНЕРЦИИ в бесполевом пространстве. Катод в пространстве за трубой анода (а можно взять анод и в виде сетки) притягивать их уже не будет. Притягивать их начнёт КА не сразу, а тогда, когда заметно изменится его потенциал относительно бесконечности (первоначально нулевой). Это произойдёт тогда, когда уже ушедший с электронами заряд q, делённый на электрическую ёмкость КА как уединённого проводника, = (потенциалу КА относительно бесконечности), станет сравним с потенциалом катода относительно анода. Только тогда энергия электронов в бесконечности станет заметно меньше eUкатод-анод, но и тогда, кстати, они не вернутся. А сначала электроны благопол...

0 Экспертное мнение

Показать 13 ответов

Свернуть ответы