Чудо двигатель: Чудо-двигатели / Журнал «Компания». Статьи

В погоне за чудо-двигателем

Алексей Левин
«Популярная механика» №11, 2012

Участники BPP представили несколько весьма впечатляющих, но, как легко догадаться, чрезвычайно непрактичных проектов. Среди них было предложение разгонять корабль с помощью гипотетического поля тяготения, закрученного, как магнитное поле (так называемое гравитационное поле с ненулевым ротором).

Отрицательная масса

Поскольку для диаметрального привода (Diametric Drive) традиционные материалы непригодны, разработчики предложили использовать для него материю с отрицательной массой. Изготовленный из такой материи блок нужно было установить на корме звездолета. По мысли изобретателей, он создавал бы антитяготение, отталкиваясь от корабля и придавая ему противоположно направленное ускорение. Особая прелесть этой идеи заключается в том, что звездолет разгоняется без всякой затраты энергии (а для торможения антигравитирующий блок надлежит просто передвинуть с кормы на нос). Защитники проекта признавали, что подобная система не слишком устойчива, но полагали, что ее можно усовершенствовать. К сожалению, частиц с негативной массой не существует в природе — во всяком случае, науке о них ничего не известно.

Переменная гравитация

Однако были предложения и покруче. В частности, обсуждалась возможность оснащения звездолета совсем уж фантастическими генераторами переменного гравитационного поля, способными локально изменять постоянную тяготения G перед кораблем и позади него. Этот проект смещающего привода (Bias Drive) обещал разогнать звездолет за счет разницы гравитационных потенциалов между носом и кормой. Поскольку в эйнштейновской общей теории относительности величина G не может меняться от точки к точке (иначе она не была бы константой!), сторонники этого проекта апеллировали к конкурирующей теории гравитации, предложенной вначале 1960-х годов американскими физиками Робертом Дике и Карлом Брансом. В их теории фигурирует отсутствующее у Эйнштейна скалярное поле, превращающее G в переменный параметр, зависящий от пространственных координат. В проекте Bias Drive не было никаких указаний на предмет того, как построить генератор переменной гравитации, но это уже детали.

Парус Казимира

Примерно из той же оперы и проект дифференциального паруса (Differential Sail), предлагающий разогнать звездолет за счет разности давлений, обусловленной вакуумными флуктуациями. В отличие от скалярного поля из теории Дике–Бранса, этот эффект (предсказанный голландским физиком Хендриком Казимиром и носящий его имя) совершенно реален и подтвержден экспериментально. Авторы проекта предложили снизить давление вакуума перед кораблем и увеличить позади него — опять-таки без указаний, как этого добиться на практике.

Сверхсветовой привод

Среди детищ программы BPP наибольшую известность получил проект привода Алкубьерре (Alcubierre Drive). Он базировался на вполне серьезных теоретических результатах мексиканского физика-теоретика Мигеля Алкубьерре Мойа, работавшего тогда в Университете Уэльса, а сейчас возглавляющего Институт ядерных исследований Национального автономного университета Мексики. В 1994 году он опубликовал работу с описанием возможности перемещения со сверхсветовой скоростью, которая не противоречит специальной теории относительности. Для этого область обычного евклидова пространства с находящимся в ней звездолетом нужно окружить пузырем сильно искривленного пространства с особой геометрией. По одну сторону пузыря пространство-время будет расширяться, по другую — сжиматься. В результате пузырь вместе со своим содержимым сможет в принципе разогнаться до сколь угодно большой скорости и даже превзойти скорость света. Стоит напомнить, что сверхсветовое расширение пространства — самое обычное дело в космологии (см. статью о космологических горизонтах «Заглянуть за горизонт», «ПМ» №10, 2012), и оно вполне совместимо с постулатами специальной теории относительности. В частности, по отношению к кораблю свет во внутрипузырном евклидовом пространстве будет распространяться со своей нормальной скоростью в вакууме, чуть меньшей 300 000 км/с, так что никаких парадоксов не возникнет.

Хотя идея привода Алкубьерре и основана на вполне корректном решении уравнений ОТО, она, подобно прочим проектам программы BPP, не имеет инженерного воплощения. Для пространства с нужной метрикой опять-таки требуется материя с отрицательной массой, причем в непредставимо гигантских количествах, превышающих (естественно, по абсолютной величине) массу видимой части нашей Вселенной. К тому же экипаж корабля не смог бы контролировать поведение внешнего пузыря, поэтому такой звездолет оказался бы неуправляемым. В общем, возможное на бумаге оказалось неосуществимым на практике, что происходит не столь уж редко. Так что, увы, увидеть межзвездные двигатели в ближайшие пару сотен лет можно будет, вероятно, только в кино.

14

Показать комментарии (14)

Свернуть комментарии (14)

Написать комментарий

Чудо-двигатель ИД-200 КР: Чем Путин в очередной раз может напугать американцев

Новость о том, что в российском «Центре Келдыша» прошли успешные огневые стыковочные испытания нового ионного двигателя ИД-200 КР, стала вирусной. Об этом «прокричали» многие наши СМИ. Кое-кто даже назвал «сенсацию» русским ответом Маску. В самом же «Центре Келдыша» были предельно скупы на комментарии. На его сайте приведены только два ключевых параметра протестированного ИД-200 КР — мощность до 3 кВт и удельный импульс тяги до 4 500 секунд.

Фото: Свободная прессаСвободная пресса

О самом главном — о тяге ИД-200 КР — не сказано ни слова. Речь, судя по всему, идет о тайне, о которой объявят позже — по уже ставшей традицией путинских обращений к нации и к другим странам.

Видео дня

В любом случае, без сведений о тяге трудно оценить эффективность движка и, само собой, место России в космической гонке ведущих держав. Попробуем разобраться без ура-патриотического угара, а также отбросим в сторону самоуничижительные оценки.

На первый взгляд, ожидать что-то сверхъестественного от ионного движка, вообще не приходится. Он представляет собой обычную электронную пушку, которую, к примеру, используют в электронно-лучевой трубке кинескопа. Только вместо электронов от катода к аноду разгоняют ионизированный ксенон, который является побочным продуктом при производстве жидкого кислорода на металлургических предприятиях.

По американским меркам, типичная тяга ионного движка, работающего на ксеноне, составляет примерно 20-25 миллиньютона (миллиньютон, или мН — тысячная часть Ньютона) на 1 кВт мощности при очень хорошем КПД в 70%. То есть, если опираться на зарубежные источники, при мощности 3 кВт, заявленной для ИД-200 КР, тяга в лучшем случае достигнет 75 мН, что соответствует силе тяжести тонкого бумажного листа. Этого, однако, достаточно, чтобы скорректировать полет небольшого космического аппарата (КА).

Слабенькая тяга компенсируется невероятной топливной экономичностью, а это в свою очередь является критически важным фактором для длительной работы на орбите. Ведь зачастую приходится терять спутники только потому, что у них кончилось горючее для корректировки в космосе, хотя сами аппараты не исчерпали свой ресурс.

Мировые космические державы, в том числе Россия, сегодня плотно работают в этом направлении. Но есть очень серьезные технологические проблемы. Из-за мощного ионного потока эрозия достаточно быстро уничтожает важнейшие элементы разрядной камеры. Плюс к этому необходимо иметь приличный источник электроэнергии, какими в космосе являются солнечные батареи. Причем, их площадь должна быть очень большой, чтобы разогнать ксенон до состояния плазмы.

Что интересно: если полистать журналы о космосе сорокалетней давности, то можно прочитать о тех же проблемах. Тогда, кстати, тоже считалось, что доводка ионных движков не займет много времени. Но, похоже, в этом направлении реальный прогресс дается очень нелегко, несмотря на кажущуюся простоту. Немного истории помогут понять суть стоящих задач.

В 1964 году СССР и США практически одновременно испытали ионные движки, но американцам через 6 лет надоели бесплодные попытки увеличить тягу и ресурс. С 1970 года за океаном работы над ними практически не велись, тогда как советские инженеры не опустили руки.

Но когда с 1982 года Советский Союз стал успешно применять ионный движок СПД-25 с тягой 25 мН, НАСА достаточно быстро наверстало упущенное.

В 1997 года на штатовском спутнике связи HS-601HP был установлен ионный движок XIPS-13 с тягой 18 мН, а в 2000 году на аппарате HS-702 — движок XIPS-25 с тягой 165 мН.

Поскольку спутники связи были тогда крупнее, чем сейчас, то для коррекции их орбит требовались мощные движки. Поэтому значительные усилия были направлены на разработку холловских ускорителей, в которых ионы также играют большую роль в формировании ракетной тяги. Чтобы не перегружать техническими особенностями, скажем: при одном и том же размере они создают в разы большую тягу, хотя и обладают меньшей топливной экономичностью — примерно 60-65 миллиньютона (миллиньютон, или мН — тысячная часть Ньютона) на 1 кВт мощности КПД в 48%.

В начале нулевых американское правительство через организацию SPI Inc. заказало Роскосмосу разработку холловского двигателя (разновидность электростатического ракетного двигателя) КМ-7 с тремя уровнями мощности 3.5/4.5/6.0 кВт. Летные испытания на российском телекоммуникационном спутнике «Экспресс А3», однако, не состоялись из-за проблем с системой питания и управления.

Наработки, тем не менее, не пропали даром. В 2014 году (более поздней информации нет) мировые лидеры по изготовлению спутников — американская компания Space Systems/Lora и европейские фирмы EADS Astrium и Thales Alenia Space предпочитали российские холловские ускорители из всех других, представленных на рынке.

В последнее время наблюдается более высокая заинтересованность в ионных движках, чем в холловских ускорителях. Сказываются два фактора: миниатюризация космических аппаратов и потребность в увеличении ресурса спутников.

Теперь самое время вернуться к новости об испытании ИД-200 КР. В «Центре Келдыша», как известно, уже создана линейка прототипов ионных движков с мощностью, заявленной в последнем испытании. В частности, в электронном журнале «Труды МАИ» говорится об ИД-300 мощностью 2…4 кВт, обладающий тягой 80…120 мН при импульсе 3500…4500 с.

При удачном раскладе полученные результаты станут основой для силовой установки с следующими характеристиками: мощность 32 кВт при тяге 725 мН и удельном импульсе 7000 с. Как раз столько, сколько нужно для транспортных операций в околоземном космосе и полетов на другие дальние планеты Солнечной системы.

Заявка, надо сказать, очень серьезная — фактически на бесспорное лидерство. Для сведения: американцы и европейцы ставят, куда меньшую цель — создать силовую ионную установку с тягой 240 мН.

Ясно, что о своих ноу-хау никто не скажет, тем не менее, очевиден глобальный тренд на повышение топливной эффективности ионных движков при одновременном росте тяги. Похоже, прогресс в создании новых материалов с управляемыми свойствами все-таки сулит победу над ионной эрозией, которая является самым настоящим проклятием для разработчиков.

Таким образом, более полная информация об испытании в «Центре Келдыша» могла бы приоткрыть занавес о российском решении этой многолетней проблемы. Впрочем, намек на это все-таки был достаточно прозрачный: «Двигатель ИД-200 КР оснащен углерод-композитной ионной оптикой с повышенными механическими свойствами…. Составные части электроракетной двигательной установки планируется использовать в составе перспективных геостационарных космических аппаратов».

С другой стороны, сами по себе ионные движки, насколько эффективны они бы ни были, без мощного, но миниатюрного источника электроэнергии мало пригодны для транспортных операций в космосе или дальнего путешествия. Оказавшись за пределами орбиты Марса, аппаратам все труднее использовать солнечные панели. Расчеты некоторых ученых показывают, что их площадь должна быть не менее квадратного километра, чтобы достигнуть границы Солнечной системы.

По идее, ИД-200 КР и движки с более высокой тягой должны комплектоваться компактными ядерными реакторами. Но это уже немного другая история, ну а пока придется дождаться информации о достижениях «Центра Келдыша» из уст президента Путина. Во всяком случае, это было бы логично. Если предположения верны, то для американцев это станет самой жуткой правдой о новом русском чудо-двигателе.

Не слишком волнуйтесь о новом чудо-двигателе НАСА была подтверждена не меньшим авторитетом, чем само НАСА. Может ли бестопливный космический двигатель, приводимый в движение микроволновой тягой, что-то, что когда-то считалось невозможным, быть на самом деле возможным? Мы поговорили с некоторыми экспертами. Скажем так, они настроены скептически.

Вверху: концепт-арт космического корабля, созданный художником из Лос-Анджелеса. Пропульсивная система, получившая название «Cannae drive», похожа на так называемый EmDrive, «безреактивный» двигатель, предложенный несколько лет назад британским инженером Роджером Шойером и популяризированный в 2006 году в статье New Scientist . Оба космических двигателя предназначены для преобразования электроэнергии в тягу путем отражения микроволн в закрытом контейнере, что устраняет необходимость в бортовом топливе. Эта концепция подверглась резкой критике за нарушение закона сохранения импульса.

Тем не менее, китайские ученые заявили в прошлом году, что построили EmDrive, способный создавать тягу. Теперь, в документе, представленном на прошлой неделе на 50-й конференции по объединенным двигателям в Кливленде, штат Огайо, группа исследователей НАСА утверждает, что их двигатель Cannae также достиг тяги. Отсюда и заголовок Wired : «НАСА подтверждает «невозможный» космический диск».

Но, по словам физика из Университета Дрекселя Дейва Голдберга (дружественного соседа io9, обозревателя «Спроси физика»), важно помнить о трех вещах, когда заявляют, что НАСА подтвердило «квантово-вакуумную виртуальную плазму» двигателя Канн, ручной волнистая концепция, согласно которой двигатель должен создавать тягу:

1. Группа исследователей НАСА ≠ НАСА, организация. НАСА не является монолитной организацией. В нем работают сотни исследовательских групп, которые занимаются собственной работой.
2. Экстраординарные заявления (например, о том, что двигатель Канн нарушает закон сохранения импульса) требуют экстраординарных доказательств.
3. У нас пока нет данных, чтобы судить об этом.

Физик из Калифорнийского технологического института Шон Кэрролл, который ранее на этой неделе приравнял понятие «движущей передачи импульса через квантово-вакуумную виртуальную плазму» к «бессмысленной суб- Star-Trek уровня , техноболтовня», — сказал io9:

Дело о «квантовой вакуумной виртуальной плазме» (физику которой они «не будут рассматривать» в этой статье) — полная чушь. представляет собой квантовый вакуум, но это совсем не плазма. [Исследователи] подключают штуковину со всеми видами электромагнитных полей, колеблющихся вокруг, а затем заявляют, что измерили чрезвычайно малую тягу (около веса одной песчинки), которая происходит даже для тестового изделия, которое вообще не должно было создавать никакой тяги. 0003

Последнее замечание Кэрролла — исследователи измеряли тягу не только тогда, когда двигатель был сконфигурирован для ее создания, но и когда он вообще ничего не делал — может быть самым важным выводом из всех. Это момент Мика Маккиннон расширяет в своем объяснении ниже.

Часто задаваемые вопросы – marvelmysteryoil

Закрыть

КОРЗИНА

• marvelmysteryoilГлавная

• Узнать
• Часто задаваемые вопросы

Часто задаваемые вопросы

• Масло

• Топливо

• Другое использование

• Общая информация

О: Компания Marvel Oil рекомендует заменять от 10 до 25 процентов вашего моторного масла ММО. Например, если объем картера составляет 5 литров, добавьте 4 литра вашего любимого моторного масла и один литр масла Marvel Mystery. Если вы заменяете масло в пункте «быстрой замены», возьмите с собой литр масла Marvel и попросите его добавить его в ваш двигатель вместо одного литра традиционного моторного масла.

О: Нет, вы не можете использовать ММО для замены всего масла в картере. Максимальное количество используемого ММО составляет 25% объема картера.

О: Да, ММО совместимо с синтетическими, полусинтетическими смесями и обычными типами моторных масел. Однако при использовании синтетических масел не превышайте интервалы замены масла, рекомендованные производителем.

О: Да. Фактически, многие пользователи Marvel, которые используют MMO с каждой заправкой, сообщают о значительном увеличении расхода топлива.

A: Marvel рекомендует использовать 4 унции MMO на каждые 10 галлонов бензина. Если топливная система очень грязная, вы можете использовать до 6 унций. на каждые 10 литров бензина.

О: Нет, ММО нельзя использовать в гоночных топливах, таких как метанол. Некоторые компоненты ММО несовместимы с метанолом и не смешиваются с метанолом.

О: Нет. MMO прошла тщательное тестирование для обеспечения безопасности всех внутренних компонентов вашего автомобиля, включая высокочувствительные датчики кислорода, топливные датчики и каталитические нейтрализаторы.

О: Да, MMO совместим с биодизелем и обеспечивает те же преимущества, что и при добавлении к обычному топливу.

A: При использовании ММО в рекомендуемых количествах в дизельном топливе цвет не изменится. Внедорожное дизельное топливо окрашивается в ярко-красный цвет с использованием определенного красителя и концентрации. Ни краситель, используемый в MMO, ни концентрация не такие, как в дизельном топливе для бездорожья.

О: Да. MMO можно использовать в автомобилях с топливными форсунками. MMO обеспечивает дополнительную смазку форсунок и помогает предотвратить образование твердого нагара на форсунках. Форсунки, загрязненные твердыми углеродистыми отложениями, работают неоптимально, что снижает пробег и производительность.

О: Да, вы можете использовать ММО в дизельном топливе так же, как и в бензине. Используйте то же количество, что и в рекомендациях по обработке бензина – 4 унции MMO на каждые 10 галлонов топлива. Однако MMO не следует использовать в дизельных двигателях, где требуется дизельное топливо с низким содержанием серы, поскольку MMO повысит уровень серы в топливе на 1 часть на миллион. Мы обязаны указать это в соответствии с федеральными законами EPA.

О: Нет, ни масло Marvel Air Tool Oil, ни оригинальная формула MMO не содержат силикона.

О: Да, однако мы рекомендуем масло для инструментов Marvel Air Tool Oil, так как оно содержит ингибиторы коррозии, продлевающие срок службы инструмента.

О: Да, ММО можно использовать в качестве стабилизатора топлива. Используйте 4 унции Marvel на каждые 10 галлонов топлива.

О: Да, добавляйте ММО в количествах, рекомендованных для топлива и масла.

О: Да, MMO безопасна для использования в автоматических коробках передач. Используйте не более 16 унций MMO в автоматической коробке передач.

A: Да, ММО можно использовать как отдельно, так и в смеси с другими смазочными добавками к маслам, только не превышайте концентрацию использования.

О: Да, ММО безопасно использовать в двухтактных двигателях. Вы можете дополнить свое масло, добавив на 25 % больше MMO, чем требуется для 2-тактного масла.

A: Автоматические коробки передач (используйте до 16 унций), моторное масло (дизельное или газовое), топливо (дизельное или газ), блоки рулевого управления с усилителем (используйте до 2 унций)

A: Механические коробки передач, коробки передач, задние Дифференциалы, Не для использования в топливе на основе спирта E85 или выше

A: Нет, MMO нельзя добавить к бесступенчатой ​​трансмиссии (CVT). Обратитесь к руководству пользователя для получения инструкций по техническому обслуживанию и рекомендуемых жидкостей для этих трансмиссий.