{"id":248295,"date":"2021-06-29T11:30:00","date_gmt":"2021-06-29T08:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/inform.click\/10-parasta-kasitteellista-avaruusalusta\/"},"modified":"2021-06-29T11:43:00","modified_gmt":"2021-06-29T08:43:00","slug":"10-parasta-kasitteellista-avaruusalusta","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/inform.click\/fi\/10-parasta-kasitteellista-avaruusalusta\/","title":{"rendered":"10 parasta k\u00e4sitteellist\u00e4 avaruusalusta"},"content":{"rendered":"

\n Laivan laukaiseminen avaruuteen on kallis ja hidas outo tieteen ja tekniikan prosessi. Periaatteessa tarvitsemme raketteja, \u00e4\u00e4rimm\u00e4isi\u00e4 moottoreita, jotka ty\u00f6nt\u00e4v\u00e4t ulos suurten nopeuksien ponneaineiden pakoputket ty\u00f6nt\u00f6voiman tuottamiseksi. Niiden toiminta on viime vuosisadan standardien mukaan tekninen ihme, mutta perusasiat ovat melko helppoja. Korotetussa paineessa sytytin saa polttoaineen r\u00e4j\u00e4ht\u00e4m\u00e4\u00e4n polttokammion sis\u00e4ll\u00e4 happil\u00e4hteen (yleens\u00e4 nestem\u00e4isen) kanssa. Tuloksena oleva neste p\u00e4\u00e4see loppusuuttimen l\u00e4pi reaktiomassana.\n<\/p>\n

\n Toisin kuin hengitt\u00e4v\u00e4t suihkut<\/a>, raketit eiv\u00e4t voi virrata ilmakeh\u00e4n kaasuja tuottamaan liikett\u00e4, koska kiertoradan korkeudessa ilmakeh\u00e4 muuttuu liian ohueksi. Joten rakettimoottorin on ty\u00f6nnett\u00e4v\u00e4 pois oma pakokaasuneste ty\u00f6nt\u00f6voiman saamiseksi. N\u00e4ytt\u00e4\u00e4 yksinkertaiselta, mutta tekniset kysymykset, jotka liittyv\u00e4t projektiin, rakennettuihin, koottaviin ja testattaviin operatiivisiin avaruusaluksiin, nousevat jokaisen satcom-laukaisun budjetille.\n<\/p>\n

\n Ilmeisesti maapallon painovoiman<\/a> voittaminen ja avaruuteen p\u00e4\u00e4seminen on raja nykyisille kemiallisille raketteille, jotka k\u00e4ytt\u00e4v\u00e4t k\u00e4ytt\u00f6voimana eksotermist\u00e4 reaktiota. Onneksi soveltava tiede on v\u00e4hemm\u00e4n taistelua fysiikan suhteen kuin sen selvitt\u00e4minen, miten sen lait toimivat suotuisasti. T\u00e4ss\u00e4 tulee 10 avaruusalusten k\u00e4ytt\u00f6laitetta, jotka voivat laajentaa ihmiskunnan n\u00e4k\u00f6aloja.\n<\/p>\n

\n 10 Synergistinen turboahdin
\n<\/h3>\n

\n <\/a>
\n Yksi tapa rakentaa halvempaa avaruusalusta voisi olla yhden vaiheen kiertoradalle (SSTO) -l\u00e4hestymistapa, k\u00e4sitteellinen propulsioj\u00e4rjestelm\u00e4, joka ei ole riippuvainen laukaisulaitteista kiertoradan korkeuden saavuttamiseksi. Se k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 ilmakeh\u00e4n ilmaa laukaisun aikana sy\u00f6tt\u00e4m\u00e4\u00e4n moottorin palamisreaktiota, mik\u00e4 v\u00e4ltt\u00e4\u00e4 ylim\u00e4\u00e4r\u00e4isen hapettimen kuljettamisen ja v\u00e4hent\u00e4\u00e4 siten painoa.\n<\/p>\n

\n T\u00e4llaisen ehdotuksen j\u00e4lkeen brittil\u00e4inen Reaction Engines Limited (REL) suunnitteli Skylon-avaruuslentonsa<\/a> toimimaan SABER-tekniikalla<\/a>, joka on hengitt\u00e4v\u00e4 moottori. Luotaakseen vain omaan sis\u00e4iseen laitteistoonsa ty\u00f6nt\u00f6voiman saamiseksi SABER pystyy vaihtamaan kahden toimintatilan v\u00e4lill\u00e4 – tyypillinen turboahdin, joka perustuu ilmakeh\u00e4n ilmaan polttoaineen sy\u00f6tt\u00e4miseen, ja tavanomainen rakettimoottori, joka k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 nestem\u00e4ist\u00e4 happea.\n<\/p>\n

\n REL julkaisi ehdotuksen miehitetylle matkalle Marsiin, jossa Skylon-avaruusaluksia rakennettaisiin operaatioalukset kiertoradalle.\n<\/p>\n

\n 9 Terminen ydinraketti
\n<\/h3>\n

\n <\/a>
\n Ven\u00e4j\u00e4n valtion ydinvoimaa hoitava Rosatom-yhti\u00f6 rakentaa rakettimoottoria, jonka kulkeminen maasta Marsiin<\/a> kest\u00e4\u00e4 vain 45 p\u00e4iv\u00e4\u00e4 (nykyisi\u00e4 18 kuukautta). T\u00e4llainen tekniikka on samanlainen kuin kylm\u00e4n sodan aikana suunnitellut ydinl\u00e4mp\u00f6raketit (NTR). Sis\u00e4isen reaktorin sis\u00e4ll\u00e4 hajoavien atomien vapautunut energia kuumentaa ty\u00f6nestett\u00e4 korkean paineen ja siten ty\u00f6nt\u00f6voiman luomiseksi, kuten mit\u00e4 ponneaineen palamisreaktiot kemiallisessa raketissa tekev\u00e4t. Ydinpolttoaineen energeettisen tiheyden vuoksi NTR-moottorit painavat v\u00e4hemm\u00e4n ja niiden kulutusaste on alhainen.\n<\/p>\n

\n Samoin NASA elvytti NTR-projektinsa<\/a> 40 vuotta NERVA-ohjelman sulkemisen j\u00e4lkeen, mutta avaruusj\u00e4rjest\u00f6 tutkii my\u00f6s ylempien ydinvoimaloiden mahdollisuuksia, kuten fuusiok\u00e4ytt\u00f6isi\u00e4 raketteja<\/a> ja ydinlamppuja<\/a>.\n<\/p>\n

\n 8 Antimateriaalinen terminen k\u00e4ytt\u00f6laite
\n<\/h3>\n

\n \"\"<\/a>
\n Jokainen maailmankaikkeuden fyysinen aine koostuu aineesta; aine koostuu hiukkasista, ja jokaisen hiukkasen kohdalla on tumma kaksos – antihiukkanen. Antipartikkelilla on kaikki vastineensa piirteet, paitsi vastakkainen varaus. Kun molemmat kaksoset ovat vuorovaikutuksessa, ne tuhoavat toisensa ja p\u00e4\u00e4st\u00e4v\u00e4t prosessissa energiaa, paljon energiaa. NASAn tutkijat<\/a> haluavat k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 t\u00e4t\u00e4 voimaa rakettimoottoreiden parantamiseksi t\u00e4htienv\u00e4liseen matka-ik\u00e4\u00e4n.\n<\/p>\n

\n Samoin kuin NTR: t, antimateriaalin tuhoaminen l\u00e4mmitt\u00e4isi ty\u00f6nestett\u00e4 ty\u00f6nt\u00f6voiman tuottamiseksi, mutta polttoainetehokkuudella eksponentiaalisesti suurempi. 100 milligrammaa antiainetta riitt\u00e4\u00e4 p\u00e4\u00e4sem\u00e4\u00e4n Marsille, kun taas kemiallinen raketti tarvitsisi tonnia ponneainetta miehitettyyn teht\u00e4v\u00e4\u00e4n. Tutkijat haluavat jopa rahoittaa antimateriaalialuksen Kickstarterilla<\/a>.\n<\/p>\n

\n 7 Ydinpulssik\u00e4ytt\u00f6
\n<\/h3>\n

\n \"\"<\/a>
\n Ent\u00e4 matka Alfa Centauriin pudottamalla atomipommeja matkalla avaruusaluksesi kuljettamiseen? Ydinpulssivoima<\/a> voi olla toteuttamiskelpoisin tie t\u00e4htienv\u00e4liseen liikkumiseen. Vuonna 1958 DARPA-yrityksen\u00e4 aloittanut Project Orion halusi rakentaa todellisen avaruusoopperalaivan – sukellusvenetyyppisen rakentamisen, 200 miehist\u00f6n j\u00e4sent\u00e4, tuhansia tonnia lentoonl\u00e4ht\u00f6painoa – ja laukaista sen kiertoradalle ydinpulssivoimalla. Kaikki elinkelpoinen, teoreettisesti ja teknisesti ottaen.\n<\/p>\n

\n Orionin moottori voisi tuottaa megatonnia ty\u00f6nt\u00f6voimaa ohjaamalla pieni\u00e4 ydinr\u00e4j\u00e4hdyksi\u00e4 massiiviseen ter\u00e4slevyyn, joka on liitetty avaruusalukseen iskunvaimentimilla, mutta poliittiset kysymykset ja budjetti osoittautuivat pahemmiksi kuin mekaaniset esteet. Orion-projekti suljettiin vuonna 1965 useiden saavutusten j\u00e4lkeen, mutta vastaavia konsepteja, kuten Medusa-avaruusalusta ja antimateriaalifissio-propulsiota,<\/a> tutkitaan edelleen.\n<\/p>\n

\n 6 Nanohiukkasten mikropropulsio
\n<\/h3>\n

\n \"\"<\/a>
\n Ponneaineiden molekyylien s\u00e4hk\u00f6inen lataaminen ja sitten tehostaminen magneettikenttien kautta on eritt\u00e4in tehokas tapa kuljettaa avaruusaluksia – pienest\u00e4 impulssivoimasta huolimatta ionipotkurit<\/a> ovat moninkertaisesti energiatehokkaampia kuin kemialliset raketit ja sopivat lopulta pitk\u00e4ll\u00e4 aikav\u00e4lill\u00e4<\/a> eksotermiseen k\u00e4ytt\u00f6voimaan. Muuten, se oli j\u00e4rjestelm\u00e4, joka kuljetti Dawn-avaruusalusta Vestaan \u200b\u200bja Ceresiin asti<\/a>.\n<\/p>\n

\n Ilmavoimien tieteellisen tutkimuksen toimiston rahoittama Michiganin yliopisto kehitt\u00e4\u00e4 kokeellista ionipotkuria<\/a> nimelt\u00e4 NanoFET<\/a>. Moottori laukaisi biljoonia ponneaineen nanohiukkasia nanoelektromekaanisten j\u00e4rjestelmien kautta, mik\u00e4 avaisi sirulla olevan sirulle -konseptin, joka voi ajaa huomisen pienoissatelliitteja. NanoFET-moduulien ruudukot voitaisiin joustavasti mukauttaa ja laajentaa vastaamaan erilaisia \u200b\u200bmalleja ja suunnittelutarpeita.\n<\/p>\n

\n 5 Q-ty\u00f6nt\u00f6voima
\n<\/h3>\n

\n \"\"<\/a>
\n Raketit karkottavat ponneaineen (toiminnan) saadakseen ty\u00f6nt\u00f6voiman (reaktion) Newtonin kolmannen lain mukaisesti, mutta ent\u00e4 jos veto voisi rikkoa t\u00e4m\u00e4n luonnon peruss\u00e4\u00e4nn\u00f6n? Brittil\u00e4inen ilmailu- ja avaruustekniikan insin\u00f6\u00f6ri Roger Shawyer uskoi, ett\u00e4 se oli t\u00e4ysin mahdollista, kun h\u00e4n ehdotti vuonna 1999 reaktiotonta moottoria, jota kutsuttiin radiotaajuuksille resonanssiksi ontelopotkuriksi<\/a> tai vain EmDrive<\/a> (s\u00e4hk\u00f6magneettinen k\u00e4ytt\u00f6). EmDrive pomppii mikroaaltoja kartion sis\u00e4ll\u00e4 tuottamaan ty\u00f6nt\u00f6voimaa kohti kapeaa p\u00e4\u00e4t\u00e4. Koe aiheutti kiistaa tiedeyhteis\u00f6ss\u00e4, vaikka kiinalaiset, saksalaiset ja NASA: n tutkijat ovat toistaneet Shawyerin menettelyt positiivisilla tuloksilla.\n<\/p>\n

\n Kuinka EmDrives toimii tarkalleen, pysyy fysiikan reunalla. Kvanttivaihtelun teoria sanoo, ett\u00e4 tyhji\u00f6 tihkuu energisten hiukkasten kanssa, jotka ponnahtavat sis\u00e4\u00e4n ja ulos todellisuudesta. Vuorovaikutus n\u00e4iden hiukkasten kanssa mikroaaltojen kautta olisi mahdollista, ett\u00e4 alus saa ty\u00f6nt\u00f6voiman.\n<\/p>\n

\n EmDrive loi aivan uuden konseptin rakettimoottoreista, jotka tunnetaan nimell\u00e4 kvantti-alipainepotkurit (Q-potkurit).\n<\/p>\n

\n 4 Photonic Laser Thruster
\n<\/h3>\n

\n \"\"<\/a>
\n Nuori K. Bae on Ph.D. Fyysikko, YK Bae Corp: n perustaja, yritt\u00e4jyys, joka on omistettu vihre\u00e4n teknologian tutkimiseen energia- ja avaruusmatkailun alalla. Baen patentit sis\u00e4lt\u00e4v\u00e4t fotoniset rautatiet, uuden molekyyliluokan ja Photonic Laser Thruster<\/a> (PLT). Bae opiskeli PLT: t\u00e4 NASA: n rahoituksella ja pystyi suunnittelemaan avaruuskuljettajan konseptin, jonka ei tarvitse kuljettaa polttoaines\u00e4ili\u00f6it\u00e4. Sen sijaan PLT saa ty\u00f6nt\u00f6voimansa avaruusalukseen ammuttuista lasereista. Koska tyhji\u00f6 on kitkaton, PLT-ohjattava alus saisi tasaisesti vauhtia menn\u00e4kseen matkan Marsille muutamassa p\u00e4iv\u00e4ss\u00e4.\n<\/p>\n

\n Suunnatun energian tekniikan kehitys on ratkaisevan t\u00e4rke\u00e4\u00e4 toimitettaessa monen megawatin lasers\u00e4teit\u00e4, jotka kykenev\u00e4t ty\u00f6nt\u00e4m\u00e4\u00e4n avaruusaluksen ulkoavaruuden l\u00e4pi, mik\u00e4 mahdollistaa arkkitehtuurin, jossa ei ole raskaita komponentteja, kuten polttoainetta ja p\u00e4\u00e4virtal\u00e4hteit\u00e4.\n<\/p>\n

\n 3 Coilgun-avaruusalusta
\n<\/h3>\n

\n \"\"<\/a>
\n Tieteiskirjallisuuden kirjoittajat, kuten Arthur C. Clarke ja Robert Heinlein, ovat vuosikymmenien ajan laskeneet s\u00e4hk\u00f6magneettisia katapultteja juoni-laitteiksi. Viel\u00e4 nyky\u00e4\u00e4nkin kiihdytt\u00e4\u00e4 magneettisesti hy\u00f6tykuormaa satoja kilometrej\u00e4 maan yl\u00e4puolella voi tuntua puhtaalta scifi: lt\u00e4<\/a>, mutta tutkijat, kuten tohtori James Powell ja tri Gordon Danby, ajattelevat sen olevan osa avaruusmatkan tulevaisuutta. Powell ja Danby keksiv\u00e4t suprajohtavan maglevin (magneettijousituksen), mik\u00e4 mahdollisti nykyisten EM-junien kehitt\u00e4misen, ja nyt he haluavat soveltaa tekniikkaa avaruusmatkalla Startram-projektinsa kautta.\n<\/p>\n

\n Powellin ja Danbyn n\u00e4kemyksess\u00e4 kelat tuottavat voimakkaan magneettikent\u00e4n avaruusaluksen tai hy\u00f6tykuorman ty\u00f6nt\u00e4miseksi suurella nopeudella rautatiekilometreill\u00e4, samalla tavalla kuin mit\u00e4 tapahtuu Coilgunin projektilla. Riitt\u00e4v\u00e4n vauhdin saavuttamiseksi radalla on useita mailia pitk\u00e4 ja se maksaa kymmeni\u00e4 miljardeja dollareita, mutta – keksij\u00e4ns\u00e4 mukaan – se on pieni hinta tulevaisuudesta.\n<\/p>\n

\n 2 t\u00e4hti Windjammer
\n<\/h3>\n