Содержание
Атмосферный свой: российские спутники смогут летать без топлива | Статьи
Российские изобретатели создали первый в мире двигатель для спутников, который работает без топлива. В качестве горючего аппарат будет использовать остатки атмосферы на орбите. Спутники с таким двигателем могли бы функционировать на считающихся низкими орбитах в районе 200 км от Земли. Сейчас этот диапазон практически не освоен, поскольку на высотах ниже 300 км аппаратам требуется слишком много топлива. Использование этих высот позволило бы, например, обеспечить страну высокоскоростной связью с относительно небольшими затратами, пояснили разработчики. Однако на низких орбитах кислород может губительно воздействовать на двигатель, что, вероятно, сократит срок службы летательного аппарата, указали эксперты.
На подножном корме
Двигатели нужны находящимся на орбите космическим аппаратам, чтобы компенсировать торможение, которое возникает из-за наличия остаточной атмосферы Земли.
Без устройства, поддерживающего аппараты на заданной высоте, спутники бы снижались и в итоге сгорали в плотных слоях атмосферы. Кроме того, с их помощью можно изменить направление движения, траекторию и скорость спутника. Обычно в качестве таких устройств используют ионные двигатели. Они работают за счет разгона ионов рабочего газа электрическим полем: поток ускоренных заряженных частиц вылетает из двигателя, создавая тягу, — силу, которая «толкает» аппарат.
Сложность в том, что рабочий газ, система его хранения и подачи имеют значительный вес, а также рано или поздно он заканчивается, — тогда и срок службы спутника подходит к концу. Инженеры из российской компании «Экипо» придумали оригинальный метод решения проблемы.
Созданный ими ионный двигатель принадлежит к так называемому открытому типу.
Атмосферный свой
Фото: Global Look Press/Roscosmos
— Такому двигателю не нужно дополнительное топливо, то есть рабочий газ, — рассказал «Известиям» руководитель проекта Вячеслав Темкин.
— Ионная ловушка открытого типа обеспечивает работу двигателя за счет использования остатков атмосферы в низком космосе. Она создает электромагнитное поле, которое обеспечивает зажигание плазмы, в которой ионизуются атмосферные газы. Получающиеся при этом ионы могут быть эффективно захвачены электромагнитным полем. Проведенные нами эксперименты показали устойчивое горение плазмы даже в условиях глубокого вакуума.
По заявлению разработчиков, характеристики «воздушного» двигателя даже превосходят параметры, получаемые на обычных устройствах закрытого типа.
Чем ниже, тем лучше
По мнению ведущего инженера-исследователя корпорации «Российские космические системы» Марии Барковой, использование новых двигателей может позволить продлить срок службы низкоорбитальных космический аппаратов.
— При разработке своего сборщика космического мусора у меня также возникла идея использовать атмосферные газы для получения окислителя (кислорода) и горючего (водорода), которые можно найти на высоте до 1 тыс.
км, — рассказала специалист. — Однако она не подошла из-за того, что на таких высотах атмосферы уже нет. Но в рамках увеличения срока службы именно низкоорбитальных космических аппаратов идея использовать атмосферные газы в качестве компонентов топлива подает большие надежды.
Атмосферный свой
Фото: Роскосмос/roscosmos.ru
Низкий космос сейчас мало освоен из-за того, что космические аппараты сложно удержать на орбитах высотой ниже 300 км. Например, чтобы спутник пробыл на орбите высотой около 200 км один год, требуется масса топлива, сравнимая с тяжестью самого спутника. То есть вес аппарата перед запуском практически удваивается, и запуск становится значительно дороже. А когда топливо будет израсходовано, спутник перестанет работать. По этой причине, например, все спутники системы Starlink Илона Маска планируется использовать на высотах существенно больше 300 км.
— С нашим ионным двигателем можно уверенно удерживать спутник на высоте ниже 200 км длительное время без топлива, — заявил Вячеслав Темкин.
— На таких высотах существенно возрастают возможности для обеспечения эффективной связи, навигации и дистанционного зондирования Земли по сравнению с большими высотами, допустим, 300–500 км. На данных высотах в отличие от больших отсутствует космический мусор.
Это обстоятельство практически исключает гибель спутника из-за столкновения с каким-либо объектом. Аппарат с таким двигателем можно использовать на орбите до те пор, пока его элементы не перестанут функционировать технически.
По словам руководителя проекта, благодаря разработке Россия может занять лидирующую позицию в низком космосе.
Атмосферный свой
Фото: Роскосмос/roscosmos.ru
— Мы сможем обеспечить покрытие устойчивой связью территории Крайнего Севера, обеспечить навигацией Севморпуть, развивать интернет, телевидение и другое. В низком космосе будут решены многие актуальные для экономики России и геополитики задачи, — заявил Вячеслав Темкин.
— Небольшие габариты и низкая масса спутника позволяют существенно сократить затраты на его запуск.
Однако начальник отдела Научно-исследовательского института прикладной механики и электродинамики МАИ Александр Богатый считает, что преимущества такого двигателя неочевидны.
— Атомарный кислород, присутствующий на этих орбитах, оказывает губительное влияние как на аппарат в целом, так и на двигатель, поэтому долго использовать его не получится, — пояснил эксперт. — К тому же на высотах ниже 200 км энергии от солнечных панелей не хватит на компенсацию сопротивления атмосферы. Также двигательная установка получается довольно большой из-за необходимости захватывать требуемое количество газа.
Сейчас разработчики создали лабораторный макет двигателя. Его проверили в условиях, моделирующих открытый космос, — в вакууме разной степени. По словам авторов проекта, устройство работает стабильно и эффективно и готово к реальным испытаниям. Двигатель уже представили публике на проектно-образовательном интенсиве «Архипелаг».
О полетах без топлива и добыче кислорода на Марсе #новости
В NASA протестировали двигатель, которого не может быть
И подтвердили его работоспособность.
Guido Fetta, разработчик двигателя Cannae Drive, очень долго добивался независимой экспертизы своего изделия. Он утверждал, что двигатель использует «реактивную передачу импульса через квантовый вакуум виртуальной плазмы», и способен создавать тягу без выброса вещества. В NASA сказали «хорошо, мы протестируем вашу дурацкую штуку, хотя знаем, что она не будет работать»… А она заработала.
Тестирование проводилось в вакуумной камере, которую обычно используют, для определения тяги ионных двигателей. Правда в первых тестах вакуума в камере не было, и двигатель работал при атмосферном давлении.
По результатам испытаний на стенде, двигатель выдал стабильную тягу от 30 до 50 микро-Ньютонов. Это в тысячу раз слабее современных ионных и плазменных двигателей, которые имеют весьма скромную тягу, по сравнению с обыкновенными жидкостными ракетными двигателями.
Но и жидкостные и плазменные/ионные двигатели требуют топлива, которое, подчас, занимает более половины массы космического аппарата.
Для Cannae Drive нужно только электричество, которое можно получать солнечными батареями или и при помощи ядерного реактора.
В отчете NASA отметили «устройство, производит силу, которая не относится ни к какому классическому электромагнитному явлению«.
Ранее, похожий двигатель EmDrive британского изобретателя Roger Shawyer испытали в Китайской академии наук, и он выдал тягу в 1000 раз сильнее чем на испытаниях NASA.
Если действительно эффект будет подтвержден в дальнейших тестах, то двигатель основанный на таком эффекте, способен перевернуть как индустрию околоземных спутников, и открыть возможности человечеству к межпланетным и межзвездным перелетам. Ведь сейчас многие космические аппараты, и коммерческие в том числе, отправляются «на свалку» не из-за того, что на них вышли какие-то приборы или агрегаты, а просто потому, что закончилось топливо, необходимое на поддержание ориентации.
Например, спутник «Электро-Л», хоть и не снимает Землю, но работает как ретранслятор и останется на орбите еще на два года, а потом уйдет на орбиту захоронения, из-за исчерпания запасов топлива. В DARPA даже финансируются разработки роботов заправщиков, для «воскрешения» таких спутников.
Вся эта история с «невозможным двигателем» напоминает испытания антинаучной «гравицапы», которые проводились на российском студенческом спутнике «Юбилейный» в 2009 году, но там положительных результатов получено не было. Отчет же NASA звучит, как фантастика, но в конце-концов, космонавтике давно нужна революция в технологии перелетов, так может это ее начало?
Для дополнительного чтения: попроще, посложнее, еще сложнее.
Если интересен космос и исследования Солнечной системы подпишитесь на:
Твиттер
Вконтакте.
ЖЖ
=======================теперь другая новость=======================
Не дожидаясь, пока изобретут двигатели, которым не нужно топливо, специалисты MIT предложили NASA запустить на Марс устройство для производства кислорода.
Эксперимент MOXIE на марсоходе Mars 2020 займется добычей кислорода
Проблема с расходом топлива на ориентацию спутника — ничто, с затратами, необходимыми для взлета и посадки на массивные космические тела. Топливо требуется чтобы осуществить торможение с космической скорости при посадке, затем его понадобится в несколько раз больше для взлета. Именно поэтому инициаторы проекта Mars One вообще не собираются улетать с Марса — справедливо полагая, что так их полет обойдется намного дешевле.
NASA не собирается посылать на Красную планету самоубийц, поэтому изыскивает все способы для снижения стоимости полета. Одна из таких идей была предложена еще в 90-е годы создателем Марсианского сообщества США Робертом Зубриным. Он предложил перед пилотируемым полетом, отправить на Марс завод по производству компонентов ракетного топлива. Питаясь от ядерного реактора, его завод должен был произвести метан и кислород, необходимые для старта ракеты с Марса.
Теперь его идеи начинают воплощаться, хотя и в экспериментальных устройствах на марсоходе.
Из 58 предложений NASA выбрало 7 приборов, которые разместят на будущем марсоходе, и одним из выбранных устройств оказалось MOXIE (Mars OXygen In situ resource utilization Experiment). В атмосфере Марса MOXIE должно вырабатывать до 20 граммов кислорода в час, этого достаточно для дыхания человека в течение примерно 40 минут. Принцип действия прибора основан на разложении углекислого газа на кислород и углерод в реакции твердооксидного электролиза (solid oxide electrolysis).
Разработчики полагают, что для обеспечения будущей марсианской экспедиции, потребуется отправить аналог их прибора, только в 100 раз больше и с ядерным реактором, за два года до полета людей. В результате, когда человек доберется до Марса, там его будет ждать кислород для дыхания и возвращения домой, а также источник энергии для электропитания корабля.
Эксперимент по производству кислорода из углекислоты можно было бы провести и на Земле, но ученые говорят «Отправляя людей на Марс, надо показать им, что там все работает как надо».
zelenyikot.
Tags: nasa, Марс, будущее, космос, новости
Калифорния запрещает продажу новых автомобилей с бензиновым двигателем к 2035 году
смотреть сейчас
Калифорния, самый густонаселенный штат страны и центр автомобильной культуры США, запрещает продажу новых автомобилей с бензиновым двигателем, начиная с 2035 года, что означает исторический шаг в борьбе государства с изменением климата.
Правило, изданное Калифорнийским советом по воздушным ресурсам в четверг, заставит автопроизводителей ускорить производство экологически чистых автомобилей, начиная с 2026 года, пока в штате не будет разрешена продажа только автомобилей с нулевым уровнем выбросов, пикапов и внедорожников.
Единогласное голосование было принято после того, как губернатор Гэвин Ньюсом поставил цель в 2020 году ускорить отказ от двигателей внутреннего сгорания. Транспортный сектор представляет собой крупнейший источник выбросов парниковых газов в Калифорнии, которая пострадала от рекордных лесных пожаров, засух и загрязнения воздуха, усугубленного изменением климата.
Ожидается, что это решение будет иметь масштабные последствия за пределами Калифорнии и, вероятно, проложит путь другим штатам, чтобы последовать их примеру. По крайней мере 15 штатов, включая Нью-Джерси, Нью-Йорк и Пенсильванию, приняли стандарты Калифорнии на транспортные средства в соответствии с предыдущими правилами чистоты автомобилей.
Зарядный порт на подключаемом гибридном автомобиле Lincoln Corsair Grand Touring 2022 года во время AutoMobility LA перед автосалоном в Лос-Анджелесе в Лос-Анджелесе, Калифорния, 18 ноября 2021 г.
Бинг Гуань | Блумберг | Getty Images
Лиана Рэндольф, председатель Калифорнийского совета по воздушным ресурсам, сказала, что это правило – одно из самых важных усилий штата по очистке воздуха, которое к 2040 году приведет к сокращению загрязнения от автомобилей и легких грузовиков на 50%.
Политика не будет запрещать людям продолжать водить бензиновые автомобили или покупать и продавать их на рынке подержанных автомобилей после 2035 года.
Правило также позволит автопроизводителям продавать до 20% подключаемых гибридов с газовыми двигателями к 2035 году.
Но правило постепенно отменяет такие автомобили, требуя, чтобы к 2026 году 35% от общего объема продаж новых автомобилей приводились в действие батареями или водородом, а к 2030 году — 68%. Более 16% новых автомобилей, проданных в Калифорнии в 2022 году, были нулевыми. -автомобили с выбросами, заявили в штате, выросли с 12,41% в 2021 году и 7,78% в 2020 году. в штате», — сказала Кэти Харрис, защитник чистых транспортных средств в Совете по защите природных ресурсов.
Автомобили движутся по автостраде 101 в Лос-Анджелесе, Калифорния.
Робин Бек | Getty Images
Калифорния, родина перегруженных автомагистралей и залитого смогом неба над Лос-Анджелесом, имеет значительную власть над автомобильной промышленностью страны.
Федеральный отказ в соответствии с Законом о чистом воздухе позволяет штату принимать более строгие стандарты экономии топлива, чем стандарты федерального правительства, и создает прецедент для остальной части страны в отношении того, как ограничить выбросы транспортных средств.
Способность Калифорнии контролировать выбросы транспортных средств стимулировала такие инновации, как каталитические нейтрализаторы, которые преобразуют токсичные газы и загрязняющие вещества в выхлопных газах в менее токсичные загрязняющие вещества, а также индикаторы «проверьте двигатель». В 1966 году штат установил первые в стране стандарты выбросов выхлопных газов.
Должностные лица штата заявили, что это правило имеет решающее значение для достижения цели штата по переходу на 100% возобновляемую энергию к 2045 году, добавив, что сокращение выбросов приведет к снижению сердечно-легочной смертности и улучшению здоровья людей, страдающих астмой и другими заболеваниями.
Однако соблюдение сроков столкнется с трудностями, в том числе с установкой достаточного количества зарядных станций по всему штату и наличием надлежащего доступа к материалам, необходимым для изготовления аккумуляторов для электромобилей.
Джон Боззелла, президент и главный исполнительный директор Alliance for Automotive Innovation, который представляет крупных автопроизводителей, сказал, что мандат Калифорнии будет «чрезвычайно сложным» для автопроизводителей.
«Реалистичны или достижимы эти требования или нет, напрямую связано с такими внешними факторами, как инфляция, зарядная и топливная инфраструктура, цепочки поставок, рабочая сила, доступность критически важных полезных ископаемых и цены, а также постоянная нехватка полупроводников», — говорится в заявлении Боззеллы. «Это сложные, взаимосвязанные и глобальные вопросы».
Правило появилось после того, как президент Джо Байден подписал ранее в этом месяце Закон о снижении инфляции, который предусматривает финансирование налоговых льгот на электромобили и чистых производственных мощностей для автомобилей. В прошлом году администрация Байдена также ввела новые общенациональные ограничения на выбросы выхлопных газов для новых автомобилей и легких грузовиков, произведенных до 2026 года. климатический кризис. Некоторые группы ранее призывали правление ввести правило для достижения 100% продаж автомобилей с нулевым уровнем выбросов к 2030 году, на пять лет раньше, чем фактическое правило.
«Это правило должно соответствовать срочности климатического кризиса и вместо этого заставляет калифорнийцев добиваться ошеломляющего прогресса в медленном темпе», — сказал в своем заявлении Скотт Хохберг, юрист Института климатического права Центра биологического разнообразия.
«Калифорнии необходимо решительно воздействовать на автомобили с бензиновым двигателем, а не игнорировать их, и переходить на электромобили гораздо раньше, иначе мы увидим, как наша климатическая стабильность ускользает», — сказал Хохберг.
Дэниел Барад, старший политический защитник Sierra Club в Калифорнии, заявил в своем заявлении, что правило является «важным шагом к пригодному для дыхания воздуху в калифорнийских сообществах и будет иметь решающее значение для достижения штатом своих климатических целей и целей по сокращению выбросов».
«Другие штаты должны быстро присоединиться к Калифорнии и принять это спасительное правило, которое улучшит качество воздуха и поможет замедлить климатический кризис», — сказал Барад.
смотреть сейчас
Конец бензиновых автомобилей больше не смехотворная идея : NPR
Автомобилисты заправляют свои автомобили на заправке Shell 22 июля в Денвере. Когда-то отказ от продажи автомобилей с бензиновым двигателем казался смехотворным. Теперь это приближается к реальности.
Дэвид Залубовски/AP
скрыть заголовок
переключить заголовок
Дэвид Залубовски/AP
Автомобилисты заправляют свои автомобили на заправке Shell 22 июля в Денвере. Когда-то отказ от продажи автомобилей с бензиновым двигателем казался смехотворным.
Теперь это приближается к реальности.
Дэвид Залубовски/AP
Несколько лет назад, когда правозащитная группа Coltura призвала Америку прекратить использование бензина, это вызвало насмешки.
К этому моменту Coltura уже несколько лет вела войну против бензина, но ее основным оружием были такие вещи, как музыка и исполнительское искусство. В одной части актеры были внутри прозрачного пластикового пузыря, который паниковал, когда он наполнялся имитацией выхлопных газов.
Затем, в 2017 году, соисполнительный директор Coltura Мэтью Мец опубликовал статью, в которой призвал штат Вашингтон полностью отказаться от бензиновых автомобилей. Обозреватель из Сиэтла написал статью о Меце, в которой слово «сумасшедший» было заметно.
За четыре года многое изменилось. Тесла сейчас самый дорогой автопроизводитель в мире. Многие автопроизводители заявляют, что прекратят производство автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями в течение следующих двух десятилетий.
То, что когда-то было второстепенной идеей, теперь является частью глобальной тенденции: набирает обороты идея о том, что автомобили с нулевым уровнем выбросов, в первую очередь электрические, — это будущее автомобильной промышленности.
«Все больше и больше стран объявляют о планах по поэтапному отказу от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания на национальном уровне», — сказала NPR ранее в этом году Сандра Ваппельхорст, которая отслеживала эту тенденцию для Международного совета по чистому транспорту.
Она также указала на отдельные города, такие как Лондон или Осло, которые не только сосредоточены на продажах новых автомобилей, но и предлагают запретить все автомобили внутреннего сгорания в центре города в ближайшие годы.
Планы по 100% продажам электромобилей становятся массовыми
На переговорах по климату, которые недавно завершились в Глазго, содержался ни к чему не обязывающий призыв к 2040 году обеспечить нулевой уровень выбросов для всех автомобилей, продаваемых по всему миру.
мандат, который вступит в силу пятью годами раньше, в 2035 г.
Идея просачивается от глав правительств к отдельным лицам. Недавний опрос, проведенный по заказу Coltura, проведенный уважаемыми национальными избирательными группами, показал, что более 50% избирателей в США поддерживают требование, чтобы все новые автомобили были электрическими в течение десятилетия.
«Лет через 10 у вас, наверное, больше не будет бензиновых машин. Верно?» — спросила Эль Кинг, глядя на электромобиль, выставленный в торговом центре в Северной Вирджинии на этой неделе. «И хорошо, потому что газ дорогой».
В Соединенных Штатах федеральное правительство не приняло решение о полном отказе от электромобилей, вместо этого призывая к тому, чтобы 50% продаваемых новых автомобилей были электрическими. Но Калифорния, Массачусетс и Нью-Йорк имеют планы по прекращению продаж бензиновых автомобилей в течение 15 лет.
И эти предложения государства изменить нашу автомобильную жизнь не вызвали широкой политической реакции, несмотря на одержимость американцев автомобилями и огромную зависимость страны от бензина.
«Я думаю, что больше людей в Нью-Йорке были в ярости из-за ограничений на газированные напитки, чем из-за транспортных средств, работающих на бензине», — говорит Трина Саха, которая живет в Квинсе.
Она только что получила новую Toyota Corolla, традиционную, работающую на газу. Но она говорит, что характеристики автомобиля важнее, чем то, от чего он питается, и она надеется, что в конечном итоге купит электромобиль.
Зарядная станция для электромобилей на заправочной станции BP в Бридж, штат Нью-Джерси, 6 мая. Отсутствие широкой инфраструктуры для электромобилей рассматривается как серьезное препятствие для продаж этих автомобилей.
Кена Бетанкур / AFP через Getty Images
скрыть заголовок
переключить заголовок
Кена Бетанкур / AFP через Getty Images
Заправочная станция для электромобилей на заправочной станции BP в Бридже, штат Нью-Джерси, 6 мая.
Отсутствие широко распространенной инфраструктуры для электромобилей рассматривается как серьезное препятствие для продаж этих автомобилей.
Кена Бетанкур / AFP через Getty Images
Перед достижением целей остаются огромные проблемы.
В конце концов, возможно, здесь ключевое слово. Поэтапный отказ от легковых автомобилей к 2035 году — дата, рассматриваемая ЕС и многими государствами — может показаться далеким, что может помочь объяснить, почему люди не ополчились на политику.
Это может быть проблемой, говорит Жасмин Сандерс, исполнительный директор OurClimate. На самом деле прекращение продаж бензиновых автомобилей к 2035 году потребует огромных изменений в течение следующих 15 лет — от инвестиций в инфраструктуру до изменений в мышлении и поведении потребителей.
«Мы должны действовать прямо сейчас», — говорит Сандерс. «Мы не можем ждать до 2034 года, а затем [начать] говорить людям: «Нет, вы не можете купить этот бензиновый автомобиль».
»
Масштабы предлагаемой трансформации огромны. В настоящее время бензиновые и дизельные автомобили составляют 97% автомобильного рынка США. Электромобили по-прежнему стоят дороже, а в Америке нет электрической сети или зарядной инфраструктуры для поддержки полностью электрического автопарка.
Это горячие темы в залах заседаний, а также в государственных домах.
Автопроизводители все больше соглашаются с тем, что за электромобилями будущее, но они также остро осознают масштаб предстоящих изменений, и нет единого мнения о том, как быстро это произойдет на самом деле.
Экологи настаивают на поэтапном отказе от бензиновых автомобилей уже в 2030 году, в то время как некоторые скептически настроенные автопроизводители считают даже 2040 год слишком амбициозным.
Короче Америка с бензином еще не порвала. Несколько контролируемых демократами штатов, устанавливающих цели, не являются гарантией того, что это произойдет.
Но ясно то, что всего за несколько лет идея отказа от бензиновых автомобилей переместилась с периферии в центр внимания.