Фотонный двигатель. Световой двигатель
Фотонный двигатель — Википедия
Фотонный двигатель — гипотетический ракетный двигатель, где источником энергии служит тело, которое излучает свет. Фотон имеет импульс, и, соответственно, при истекании из двигателя, свет создаёт реактивную тягу. Теоретически фотонный двигатель может развить максимально возможную для реактивного двигателя тягу в пересчёте на затраченную массу космического аппарата, позволяя достигать скоростей, близких к скорости света, однако практическая разработка таких двигателей, судя по всему, дело достаточно отдалённого будущего.
Аннигиляционный фотонный двигатель
Чаще всего обсуждаются и упоминаются в научно-фантастической литературе идеи создания такого двигателя с использованием антивещества. Энтузиасты считают, что взаимодействие вещества и антивещества позволяет перевести практически всю вступающую в реакции массу в излучение.
Тем не менее, надо отметить, что распространённая в литературе формулировка «при аннигиляции выделяются гамма-кванты» в принципе физически неверна. Гамма-кванты прямо выделяются только при электрон-позитронной аннигиляции[1]. В случае аннигиляции покоящейся (не релятивистской) пары протон-антипротон происходит сложно-цепочечная реакция: образование (часто) адронного мезоатома с временем жизни порядка 10−27 секунды, затем распад этого атома (собственно аннигиляция) с образованием пионного комплекса, состоящего из 2—12 (в среднем 5—7) нейтральных (1/3) и заряженных (2/3) пи-мезонов (пионов), затем за время порядка 10−17 секунды нейтральные пионы распадаются с выделением гамма-квантов с пиком энергии в спектре около 70 МэВ, в то время, как заряженные пионы, имеющие значительно большее время жизни, до ~1,5×10−4 секунды, удаляются с околосветовыми скоростями из области реакции (в вакууме и разреженной среде — до 20—40 м, в плотном веществе, например, графите — порядка 0,1—0,2 м) и затем распадаются с образованием мюонов, в свою очередь распадающихся (в основном, 99,998 %, канале распада) на нейтрино и электроны.
Таким образом, при аннигиляции антивещества — то есть вещества, состоящего из антипротонов и позитронов, примерно 1/3 энергии выделится в виде жёсткого гамма-излучения с энергией квантов 511 кэВ (от позитронно-электронной аннигиляции) и 70 МэВ от распада нейтральных пионов, ~1/3 энергии — в виде заряженных частиц с достаточно большим пробегом, а ~1/3 — в виде нейтрино, то есть безвозвратно будет потеряна. И «реальный» ракетный двигатель на антиматерии скорее должен выглядеть, как магнитная ловушка для заряженных частиц, а не как некое «зеркало». Как, например, на кораблях типа «Хиус», описанных в романах А. и Б. Стругацких.[источник не указан 2881 день].
При такой невысокой массовой отдаче, порядка 23 %[2], эксплуатация фотонного двигателя становится менее выгодной. Значительно повысить его эффективность позволяет использование внешних ресурсов. Прямоточный аннигиляционный фотонный двигатель и магнитные ловушки, собирающие рассеянный в межзвёздной среде водород и гелий, дают возможность существенно уменьшить запасы рабочего вещества. К сожалению, количество антивещества в межзвёздной среде очень мало — порядка одного атома антиводорода или антигелия на 5×106 атомов обычного водорода, что делает невозможным использовать этот внешний ресурс. Поэтому проблема получения большой массы антивещества и его хранения на борту остаётся актуальной и для прямоточного аннигиляционного фотонного двигателя.[3]
Технические проблемы
В сегодняшнем состоянии идея фотонного реактивного двигателя невероятно далека от технического воплощения. Она содержит ряд проблем, которые сейчас даже теоретически не могут быть решены. Это:
- Проблема получения большого количества антивещества.
- Проблема его хранения.
- Проблема полного использования при «сжигании» — чтобы аннигиляция происходила полностью, и в основном с выделением именно фотонов.
- Проблема создания «зеркала», способного очень хорошо отражать гамма-излучение и другие продукты аннигиляции.
Видео по теме
Фотонный двигатель на магнитных монополях
Если справедливы некоторые варианты теорий Великого объединения, такие как модель 'т Хоофта — Полякова, то можно построить фотонный двигатель, не использующий антивещество, так как магнитный монополь гипотетически может катализировать распад протона[4][5] на позитрон и π0-мезон:
p→e++π0{\displaystyle p\rightarrow e^{+}+\pi ^{0}}π0 быстро распадается на 2 фотона, а позитрон аннигилирует с электроном, в итоге атом водорода превращается в 4 фотона, и нерешённой остаётся только проблема зеркала.
В то же время в большинстве современных теорий Великого объединения магнитные монополи отсутствуют, что ставит под сомнение эту привлекательную идею.
Упоминания в научной фантастике
- В романе Олафа Стэплдона «Последние и первые люди» (1930) даётся первое в мировой литературе подробное и научно правдоподобное описание космического корабля на аннигиляционном двигателе.
- В советских фильмах «Москва — Кассиопея» и «Отроки во Вселенной» главные герои отправляются в звёздную систему Альфы Кассиопеи на звездолёте «ЗАРЯ» (Звездолёт Аннигиляционный Релятивистский Ядерный), очевидно использующий в качестве источника энергии распад протонов, так как иначе звездолёт не может быть одновременно аннигиляционным и ядерным.
- В сериале «Star Trek» («Звёздный путь») бортовая энергосистема звездолётов Федерации и многих других звёздных и галактических держав использует антивещество в качестве энергоносителя, но главные маршевые двигательные установки звездолётов не фотонные.
- В романе Ивана Ефремова «Туманность Андромеды» звездолёты землян используют фантастическое вещество анамезон «с разрушенными мезонными связями ядер атомов, обладающее близкой к световой скоростью истечения»[6]. В романе «Час Быка» земляне используют более совершенные звездолёты прямого луча, принцип действия которых был основан на работах Рен Боза и исследованиях найденного землянами корабля жителей туманности Андромеды.
- В произведениях Станислава Лема «Непобедимый» и «Фиаско» космический корабль летает на фотонной тяге.
- В рассказе В. Михайлова «Ручей на Япете» (1971) — космический корабль «Синяя птица» использует фотонную тягу.
- В произведениях братьев Стругацких (смотри Хиус, Страна багровых туч).
- В произведении Бернара Вербера «Звёздная бабочка».
- В компьютерной игре «Sins of a Solar Empire» вся техника всех рас использует антивещество.
- В компьютерной игре «Петька 007: Золото Партии» Петька и Василий Иванович включают фотонные двигатели на корабле, чтобы полететь в космос.
- В книге «Сомнамбула» (все части) Александра Зорича крейсер «Справедливый» летает в досветовом режиме на фотонной тяге, в книгах «Три капитана» и «Звездопроходцы» два фотонных звездолёта - «Восход» и «Звезда» отправляются с Земли к планете Сильвана.
- В книге «Автостопом по галактике» Дугласа Ноэля Адамса космический корабль «Золотое сердце», летает на «невероятностной тяге», в том числе и на «обычной фотонной тяге».
- В песне «Тау Кита» Владимира Высоцкого астронавт путешествует на космическом корабле, имеющем в своей конструкции отражатель и двигающемся «по световому лучу».
- В серии произведений Андрея Ливадного «Экспансия: История Галактики» неоднократно упоминаются корабли на фотонной тяге, имеющие в конструкции характерную «чашу фотонного отражателя», и считаются устаревшими.
Фотонный двигатель в реальности
Согласно одной из гипотез, аномальное ускорение космических аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11» вызвано анизотропией теплового излучения аппаратов. Если это так, то таким образом зафиксирован эффект, аналогичный фотонному двигателю. Аналогично при определении параметров гравитационного поля Земли из траекторий движения геофизических спутников LAGEOS в расчёты входит давление солнечного света (солнечный парус) и анизотропия теплового излучения спутников.
См. также
Примечания
Ссылки
wikipedia.green
Световой двигатель: Эластомеры | Журнал Популярная Механика
Коллектив исследователей из Токийского технологического института под руководством профессора Томики Икеда (Tomiki Ikeda) разработал первый в мире пластиковый двигатель, работающий исключительно на световой энергии.
Ничего общего с давно известными электромоторами, использующими солнечные батареи у двигателя Икеда нет. Японская разработка напрямую превращает свет в кинетическую энергию, не используя никаких преобразователей и батарей!
Изюминка светового мотора — приводной ремень, сделанный из специального фоточувствительного эластомера, молекулярная структура которого расширяется или сжимается под действием света в зависимости от длины волны. Икеда начал работу над проектом светового мотора еще в 2003 году, после открытия им эффекта изменения под влиянием света структуры пластиков, содержащих вещество азобензол. Всё это время его коллектив работал над изучением и модификацией свойств эластомера. Идея создания на основе этого вещества мотора родилась значительно позднее. Исследователи нанесли покрытие из фоточувствительного эластомера на полиэтиленовую пленку толщиной 0,08 миллиметра, которая затем в виде приводного ремня была надета на два шкива — маленький, размером 3 миллиметра, и большой, размером 10 миллиметров. На маленький шкив направили ультрафиолет, а на большой — обычный дневной свет, и машина заработала! Эксперимент продолжался тридцать часов и за это время свойства эластомера не изменились. По расчетам Икеда, эластомер в четыре раза эластичней человеческих мышц!
«Конечно этот материал еще не очень эффективно конвертирует свет в кинетическую энергии, но его характеристики можно улучшить», — говорит Икеда, который предполагает, что фоточувствительные эластомеры могут найти применение в различных областях техники, включая автомобили.
По сообщению Pinktentacle
www.popmech.ru
Фотонный двигатель - это... Что такое Фотонный двигатель?
Фотонный двигатель (квантовый) — гипотетический реактивный двигатель, где источником энергии служит тело, которое излучает свет. Фотон имеет импульс, и, соответственно, при истекании из двигателя, свет создает реактивную тягу. Теоретически фотонный двигатель может развить максимальную тягу из расчёта на затраченную массу космического аппарата, позволяя достигать скоростей, близких к скорости света, однако практическая разработка таких двигателей, судя по всему, дело достаточно отдалённого будущего.
Аннигиляционный фотонный двигатель
| В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 12 мая 2011. |
Чаще всего обсуждаются и упоминаются в научно-фантастической литературе идеи создания такого двигателя с использованием антивещества. Энтузиасты считают, что взаимодействие вещества и антивещества позволяет перевести практически всю вступающую в реакции массу в излучение.
Тем не менее, надо отметить, что распространенная в литературе формулировка «при аннигиляции выделяются гамма-кванты» в принципе физически неверна. Гамма-кванты прямо выделяются только при электрон-позитронной аннигиляции. В случае аннигиляции покоящейся (не релятивистской) пары протон-антипротон происходит сложно-цепочечная реакция: образование (часто) адронного мезоатома с временем жизни порядка 10−27 секунды, затем распад этого атома (собственно аннигиляция) с образованием пионного комплекса, состоящего из 2-12 (в среднем 5-7) нейтральных (1/3) и заряженных (2/3) пи-мезонов (пионов), затем за время порядка 10−17 секунды нейтральные пионы распадаются с выделением гамма-квантов с пиком энергии в спектре около 70 МэВ, в то время, как заряженные пионы, имеющие значительно много большее время жизни, до ~1,5×10−4 секунды, удаляются с околосветовыми скоростями из области реакции (в вакууме и разреженной среде — до 20-40 м, в плотном веществе, например, графите — порядка 0,1-0,2 м) и затем распадаются с образованием мюонов, в свою очередь распадающихся (в основном, 99,998 %, канале распада) на нейтрино и электроны.
Таким образом, при аннигиляции антивещества — то есть вещества, состоящего из антипротонов и позитронов, примерно 1/3 энергии выделится в виде жесткого гамма-излучения с энергией квантов 511 кэВ (от позитронно-электронной аннигиляции) и 70 МэВ от распада нейтральных пионов, ~1/3 энергии — в виде заряженных частиц с достаточно большим пробегом, а ~1/3 — в виде нейтрино, то есть безвозвратно будет потеряна. И «реальный» ракетный двигатель на антиматерии скорее должен выглядеть, как магнитная ловушка для заряженных частиц, а не как некое «зеркало»[источник не указан 827 дней].
При такой невысокой массовой отдаче, порядка 23%[1], эксплуатация фотонного двигателя становится менее выгодной. Значительно повысить его эффективность позволяет использование внешних ресурсов. Прямоточный аннигиляционный фотонный двигатель и магнитные ловушки, собирающие рассеянный в межзвездной среде водород и гелий, дают возможность существенно уменьшить запасы рабочего вещества. К сожалению количество антивещества в межзвездной среде очень мало - порядка одного атома антиводорода или антигелия на 5*106 атомов обычного водорода, что делает невозможным использовать этот внешний ресурс. Поэтому проблема получения большой массы антивещества и его хранения на борту остается актуальной и для прямоточного аннигиляционного фотонного двигателя. [2]
Технические проблемы
В сегодняшнем состоянии идея фотонного реактивного двигателя невероятно далека от технического воплощения. Она содержит ряд проблем, которые сейчас даже теоретически не могут быть решены: Это:
- Проблема получения большого количества антивещества
- Проблема его хранения
- Проблема полного использования при «сжигании» — чтобы аннигиляция происходила полностью, и в основном с выделением именно фотонов
- Проблема создания «зеркала», способного очень хорошо отражать гамма-излучение и другие продукты аннигиляции.
Фотонный двигатель на магнитных монополях
Если справедливы некоторые варианты теорий Великого объединения, такие как модель 'т Хоофта — Полякова, то можно построить фотонный двигатель, не использующий антивещество, так как магнитный монополь гипотетически может катализировать распад протона[3][4] на позитрон и π0-мезон:
π0 быстро распадается на 2 фотона, а позитрон аннигилирует с электроном, в итоге атом водорода превращается в 4 фотона, и нерешённой остаётся только проблема зеркала.
В то же время в большинстве современных теорий Великого объединения магнитные монополи отсутствуют, что ставит под сомнение эту привлекательную идею.
Упоминания в научной фантастике
| Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье.На странице обсуждения должны быть пояснения. |
- В сериале «Star Trek (Звездный путь)» бортовая энергосистема зведолетов использует антиматерию т. е. антивещество в качестве энергоносителя, но двигатели звездолетов не фотонные.
- В романе Ивана Ефремова «Туманность Андромеды» звездолёты землян используют фантастическое вещество анамезон «с разрушенными мезонными связями ядер атомов, обладающее близкой к световой скоростью истечения»[5].
- Станислав Лем «Непобедимый» и «Фиаско» — космический корабль на фотонной тяге.
- В рассказе Вл. Михайлова «Ручей на Япете» (1971) — космический корабль на фотонной тяге «Синяя птица»
- В произведениях братьев Стругацких (см. Хиус, Страна багровых туч).
- В произведении Бернара Вербера — «Звездная бабочка»
- В компьютерной игре «Sins of a Solar Empire» вся техника всех рас использует антивещество.
- В книге "Сомнамбула" (все части) Александра Зорича - крейсер "Справедливый" летает с помощью фотонной тяги.
- В книге "Автостопом по галактике" Адамса Дугласа Ноэля - космический корабль "Золотое сердце", летает на "невероятностной тяге", в том числе и на "обычной фотонной тяге".
- В песне «Тау Кита» Владимира Высоцкого астронавт путешествует на космическом корабле, имеющем в своей конструкции отражатель и двигающемся "по световому лучу".
Патенты на фотонный двигатель
| Данный раздел имеет чрезмерный объём или содержит маловажные подробности. Если вы не согласны с этим, пожалуйста, покажите в тексте существенность излагаемого материала. В противном случае раздел может быть удалён. Подробности могут быть на странице обсуждения. |
| Возможно, эта часть статьи содержит оригинальное исследование. Добавьте ссылки на источники, в противном случае она может быть выставлена на удаление.Дополнительные сведения могут быть на странице обсуждения. |
В настоящее время существуют несколько патентов России на фотонный двигатель. Однако они содержат физические ошибки, и в отсутствие эффективных рабочих образцов эти патенты могут рассматриваться лишь как курьёзы:
- Патент на изобретение № RU 2201527 С1 от 18.05.1999. Автор(ы): Горбачев Евгений Александрович. Патентообладатель(и): Горбачев Евгений Александрович.Данный патент основан на неверном предположении, что разбив один пучок на несколько пучков меньшей мощности, мы получим бо́льшую тягу.
- Патент на полезную модель № RU 64298 U1 от 05.02.2007. Автор(ы): Урмацких Анатолий Васильевич, Урмацких Светлана Анатольевна, Урмацких Юлия Анатольевна. Патентообладатель(и): Урмацких Анатолий Васильевич.Данный патент основан на неверном предположении, что тягу может увеличить пассивный резонатор.
- Заявка на изобретение № RU 2008142777 A от 10.05.2010. Автор(ы): Дзюба Анатолий Филиппович.Данная заявка содержит не имеющий физического смысла наукообразный бред:
| Реактивный двигатель с силой тяги, вызываемой реактивной силой струи газа, истекающей из сопла, отличающийся тем, что сила тяги вызывается реактивной силой виртуальных фотонов, излучаемых совокупностью протонов, стабилизируемыми магнитным полем сфероида, при этом излучение виртуальных фотонов подавлено в направлении вектора тяги возвратно-поступательными колебательными движениями в этом направлении локального участка магнитного поля сфероида, вызываемыми источником колебаний. |
Фотонный двигатель в реальности
Согласно одной из гипотез, аномальное ускорение космических аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11» вызвано анизотропией теплового излучения аппаратов. Если это так, то таким образом зафиксирован эффект, аналогичный фотонному двигателю. Аналогично при определении параметров гравитационного поля Земли из траекторий движения геофизических спутников LAGEOS в расчёты входит давление солнечного света (Солнечный парус) и анизотропия теплового излучения спутников.
См. также
Примечания
Ссылки
dic.academic.ru
Фотонный двигатель — Википедия с видео // WIKI 2
Фотонный двигатель — гипотетический ракетный двигатель, где источником энергии служит тело, которое излучает свет. Фотон имеет импульс, и, соответственно, при истекании из двигателя, свет создаёт реактивную тягу. Теоретически фотонный двигатель может развить максимально возможную для реактивного двигателя тягу в пересчёте на затраченную массу космического аппарата, позволяя достигать скоростей, близких к скорости света, однако практическая разработка таких двигателей, судя по всему, дело достаточно отдалённого будущего.
Энциклопедичный YouTube
-
1/3
Просмотров:187 182
20 317
95 170
-
Новый российский космический двигатель позволит достичь Марса за полтора месяца
-
«Плазменный двигатель»
-
САМЫЕ БЫСТРЫЕ ДВИГАТЕЛИ БУДУЩЕГО
Содержание
Аннигиляционный фотонный двигатель
Чаще всего обсуждаются и упоминаются в научно-фантастической литературе идеи создания такого двигателя с использованием антивещества. Энтузиасты считают, что взаимодействие вещества и антивещества позволяет перевести практически всю вступающую в реакции массу в излучение.
Тем не менее, надо отметить, что распространённая в литературе формулировка «при аннигиляции выделяются гамма-кванты» в принципе физически неверна. Гамма-кванты прямо выделяются только при электрон-позитронной аннигиляции[1]. В случае аннигиляции покоящейся (не релятивистской) пары протон-антипротон происходит сложно-цепочечная реакция: образование (часто) адронного мезоатома с временем жизни порядка 10−27 секунды, затем распад этого атома (собственно аннигиляция) с образованием пионного комплекса, состоящего из 2—12 (в среднем 5—7) нейтральных (1/3) и заряженных (2/3) пи-мезонов (пионов), затем за время порядка 10−17 секунды нейтральные пионы распадаются с выделением гамма-квантов с пиком энергии в спектре около 70 МэВ, в то время, как заряженные пионы, имеющие значительно большее время жизни, до ~1,5×10−4 секунды, удаляются с околосветовыми скоростями из области реакции (в вакууме и разреженной среде — до 20—40 м, в плотном веществе, например, графите — порядка 0,1—0,2 м) и затем распадаются с образованием мюонов, в свою очередь распадающихся (в основном, 99,998 %, канале распада) на нейтрино и электроны.
Таким образом, при аннигиляции антивещества — то есть вещества, состоящего из антипротонов и позитронов, примерно 1/3 энергии выделится в виде жёсткого гамма-излучения с энергией квантов 511 кэВ (от позитронно-электронной аннигиляции) и 70 МэВ от распада нейтральных пионов, ~1/3 энергии — в виде заряженных частиц с достаточно большим пробегом, а ~1/3 — в виде нейтрино, то есть безвозвратно будет потеряна. И «реальный» ракетный двигатель на антиматерии скорее должен выглядеть, как магнитная ловушка для заряженных частиц, а не как некое «зеркало». Как, например, на кораблях типа «Хиус», описанных в романах А. и Б. Стругацких.[источник не указан 2911 дней].
При такой невысокой массовой отдаче, порядка 23 %[2], эксплуатация фотонного двигателя становится менее выгодной. Значительно повысить его эффективность позволяет использование внешних ресурсов. Прямоточный аннигиляционный фотонный двигатель и магнитные ловушки, собирающие рассеянный в межзвёздной среде водород и гелий, дают возможность существенно уменьшить запасы рабочего вещества. К сожалению, количество антивещества в межзвёздной среде очень мало — порядка одного атома антиводорода или антигелия на 5×106 атомов обычного водорода, что делает невозможным использовать этот внешний ресурс. Поэтому проблема получения большой массы антивещества и его хранения на борту остаётся актуальной и для прямоточного аннигиляционного фотонного двигателя.[3]
Технические проблемы
В сегодняшнем состоянии идея фотонного реактивного двигателя невероятно далека от технического воплощения. Она содержит ряд проблем, которые сейчас даже теоретически не могут быть решены. Это:
- Проблема получения большого количества антивещества.
- Проблема его хранения.
- Проблема полного использования при «сжигании» — чтобы аннигиляция происходила полностью, и в основном с выделением именно фотонов.
- Проблема создания «зеркала», способного очень хорошо отражать гамма-излучение и другие продукты аннигиляции.
Фотонный двигатель на магнитных монополях
Если справедливы некоторые варианты теорий Великого объединения, такие как модель 'т Хоофта — Полякова, то можно построить фотонный двигатель, не использующий антивещество, так как магнитный монополь гипотетически может катализировать распад протона[4][5] на позитрон и π0-мезон:
p→e++π0{\displaystyle p\rightarrow e^{+}+\pi ^{0}}π0 быстро распадается на 2 фотона, а позитрон аннигилирует с электроном, в итоге атом водорода превращается в 4 фотона, и нерешённой остаётся только проблема зеркала.
В то же время в большинстве современных теорий Великого объединения магнитные монополи отсутствуют, что ставит под сомнение эту привлекательную идею.
Упоминания в научной фантастике
- В романе Олафа Стэплдона «Последние и первые люди» (1930) даётся первое в мировой литературе подробное и научно правдоподобное описание космического корабля на аннигиляционном двигателе.
- В советских фильмах «Москва — Кассиопея» и «Отроки во Вселенной» главные герои отправляются в звёздную систему Альфы Кассиопеи на звездолёте «ЗАРЯ» (Звездолёт Аннигиляционный Релятивистский Ядерный), очевидно использующий в качестве источника энергии распад протонов, так как иначе звездолёт не может быть одновременно аннигиляционным и ядерным.
- В сериале «Star Trek» («Звёздный путь») бортовая энергосистема звездолётов Федерации и многих других звёздных и галактических держав использует антивещество в качестве энергоносителя, но главные маршевые двигательные установки звездолётов не фотонные.
- В романе Ивана Ефремова «Туманность Андромеды» звездолёты землян используют фантастическое вещество анамезон «с разрушенными мезонными связями ядер атомов, обладающее близкой к световой скоростью истечения»[6]. В романе «Час Быка» земляне используют более совершенные звездолёты прямого луча, принцип действия которых был основан на работах Рен Боза и исследованиях найденного землянами корабля жителей туманности Андромеды.
- В произведениях Станислава Лема «Непобедимый» и «Фиаско» космический корабль летает на фотонной тяге.
- В рассказе В. Михайлова «Ручей на Япете» (1971) — космический корабль «Синяя птица» использует фотонную тягу.
- В произведениях братьев Стругацких (смотри Хиус, Страна багровых туч).
- В произведении Бернара Вербера «Звёздная бабочка».
- В компьютерной игре «Sins of a Solar Empire» вся техника всех рас использует антивещество.
- В компьютерной игре «Петька 007: Золото Партии» Петька и Василий Иванович включают фотонные двигатели на корабле, чтобы полететь в космос.
- В книге «Сомнамбула» (все части) Александра Зорича крейсер «Справедливый» летает в досветовом режиме на фотонной тяге, в книгах «Три капитана» и «Звездопроходцы» два фотонных звездолёта - «Восход» и «Звезда» отправляются с Земли к планете Сильвана.
- В книге «Автостопом по галактике» Дугласа Ноэля Адамса космический корабль «Золотое сердце», летает на «невероятностной тяге», в том числе и на «обычной фотонной тяге».
- В песне «Тау Кита» Владимира Высоцкого астронавт путешествует на космическом корабле, имеющем в своей конструкции отражатель и двигающемся «по световому лучу».
- В серии произведений Андрея Ливадного «Экспансия: История Галактики» неоднократно упоминаются корабли на фотонной тяге, имеющие в конструкции характерную «чашу фотонного отражателя», и считаются устаревшими.
Фотонный двигатель в реальности
Согласно одной из гипотез, аномальное ускорение космических аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11» вызвано анизотропией теплового излучения аппаратов. Если это так, то таким образом зафиксирован эффект, аналогичный фотонному двигателю. Аналогично при определении параметров гравитационного поля Земли из траекторий движения геофизических спутников LAGEOS в расчёты входит давление солнечного света (солнечный парус) и анизотропия теплового излучения спутников.
См. также
Примечания
Ссылки
Эта страница в последний раз была отредактирована 12 августа 2018 в 21:59.wiki2.org
Фотонный двигатель — WiKi
Фотонный двигатель — гипотетический ракетный двигатель, где источником энергии служит тело, которое излучает свет. Фотон имеет импульс, и, соответственно, при истекании из двигателя, свет создаёт реактивную тягу. Теоретически фотонный двигатель может развить максимально возможную для реактивного двигателя тягу в пересчёте на затраченную массу космического аппарата, позволяя достигать скоростей, близких к скорости света, однако практическая разработка таких двигателей, судя по всему, дело достаточно отдалённого будущего.
Чаще всего обсуждаются и упоминаются в научно-фантастической литературе идеи создания такого двигателя с использованием антивещества. Энтузиасты считают, что взаимодействие вещества и антивещества позволяет перевести практически всю вступающую в реакции массу в излучение.
Тем не менее, надо отметить, что распространённая в литературе формулировка «при аннигиляции выделяются гамма-кванты» в принципе физически неверна. Гамма-кванты прямо выделяются только при электрон-позитронной аннигиляции[1]. В случае аннигиляции покоящейся (не релятивистской) пары протон-антипротон происходит сложно-цепочечная реакция: образование (часто) адронного мезоатома с временем жизни порядка 10−27 секунды, затем распад этого атома (собственно аннигиляция) с образованием пионного комплекса, состоящего из 2—12 (в среднем 5—7) нейтральных (1/3) и заряженных (2/3) пи-мезонов (пионов), затем за время порядка 10−17 секунды нейтральные пионы распадаются с выделением гамма-квантов с пиком энергии в спектре около 70 МэВ, в то время, как заряженные пионы, имеющие значительно большее время жизни, до ~1,5×10−4 секунды, удаляются с околосветовыми скоростями из области реакции (в вакууме и разреженной среде — до 20—40 м, в плотном веществе, например, графите — порядка 0,1—0,2 м) и затем распадаются с образованием мюонов, в свою очередь распадающихся (в основном, 99,998 %, канале распада) на нейтрино и электроны.
Таким образом, при аннигиляции антивещества — то есть вещества, состоящего из антипротонов и позитронов, примерно 1/3 энергии выделится в виде жёсткого гамма-излучения с энергией квантов 511 кэВ (от позитронно-электронной аннигиляции) и 70 МэВ от распада нейтральных пионов, ~1/3 энергии — в виде заряженных частиц с достаточно большим пробегом, а ~1/3 — в виде нейтрино, то есть безвозвратно будет потеряна. И «реальный» ракетный двигатель на антиматерии скорее должен выглядеть, как магнитная ловушка для заряженных частиц, а не как некое «зеркало». Как, например, на кораблях типа «Хиус», описанных в романах А. и Б. Стругацких.[источник не указан 2843 дня].
При такой невысокой массовой отдаче, порядка 23 %[2], эксплуатация фотонного двигателя становится менее выгодной. Значительно повысить его эффективность позволяет использование внешних ресурсов. Прямоточный аннигиляционный фотонный двигатель и магнитные ловушки, собирающие рассеянный в межзвёздной среде водород и гелий, дают возможность существенно уменьшить запасы рабочего вещества. К сожалению, количество антивещества в межзвёздной среде очень мало — порядка одного атома антиводорода или антигелия на 5×106 атомов обычного водорода, что делает невозможным использовать этот внешний ресурс. Поэтому проблема получения большой массы антивещества и его хранения на борту остаётся актуальной и для прямоточного аннигиляционного фотонного двигателя.[3]
Технические проблемы
В сегодняшнем состоянии идея фотонного реактивного двигателя невероятно далека от технического воплощения. Она содержит ряд проблем, которые сейчас даже теоретически не могут быть решены. Это:
- Проблема получения большого количества антивещества.
- Проблема его хранения.
- Проблема полного использования при «сжигании» — чтобы аннигиляция происходила полностью, и в основном с выделением именно фотонов.
- Проблема создания «зеркала», способного очень хорошо отражать гамма-излучение и другие продукты аннигиляции.
Если справедливы некоторые варианты теорий Великого объединения, такие как модель 'т Хоофта — Полякова, то можно построить фотонный двигатель, не использующий антивещество, так как магнитный монополь гипотетически может катализировать распад протона[4][5] на позитрон и π0-мезон:
p→e++π0{\displaystyle p\rightarrow e^{+}+\pi ^{0}}π0 быстро распадается на 2 фотона, а позитрон аннигилирует с электроном, в итоге атом водорода превращается в 4 фотона, и нерешённой остаётся только проблема зеркала.
В то же время в большинстве современных теорий Великого объединения магнитные монополи отсутствуют, что ставит под сомнение эту привлекательную идею.
ru-wiki.org
Фотонный двигатель. Техника космоса. informatik-m.ru
Современная космонавтика пока освоила лишь околоземное пространство. Следующим этапом является освоение ближайших космических объектов: Луны и Марса, в перспективе – Венеры и спутников Юпитера. При этом, учитывая последние достижения в области создания ядерных энергетических установок и электрических двигателей для космических кораблей, реальные пилотируемые полеты к Марсу смогут быть реализованы лишь в 30-х годах XXI века. О системе Юпитера, и тем более еще более дальних планет, говорить пока вообще не приходится.
Тем не менее, несмотря на столь скромные достижения в освоении космического пространства, коллективы энтузиастов смотрят в далекое будущее, пытаясь приблизить его. Речь идет о возможности межзвездных полетов.
Учитывая, что расстояние до ближайшей звезды Альфа Центавра порядка 4,5 лет, полет космического корабля c самыми лучшими современными технологиями займет невероятные сроки – десятки тысяч лет. Даже скорость в 200 км/с, которую теоретически может позволить гигантский солнечный парус потребует более 6000 лет полета. Что же касается проекта Орион с термоядерным импульсным двигателем, то хотя его скорость и может приблизиться к 1/10 световой, это потребует столь гигантского количества топлива, что стоимость подобного корабля вряд ли будет посильна даже для всего человечества. К тому же срок полета все равно будет составлять сроки, превышающие жизнь нескольких поколений.
Еще в XX веке ученые предложили силовую установку, которая смогла бы разогнать космический корабль до скорости, близкой к световой. Это фотонный двигатель, реактивная струя которого представляет поток гамма-квантов, образуемых при реакции вещества с антивеществом. Конструкцию подобного двигателя пока настолько трудно представить, как столетие назад лвс сети и карманные компьютеры. Общий принцип, тем не менее, вполне понятен. В качестве топлива предлагается использовать антивещество. При его реакции с обычным веществом, происходит аннигиляция (исчезновение вещества) с его преобразованием в кванты гамма-диапазона. В результате высвобождается 100% энергии вещества. Это самая эффективная реакция, которая сегодня известна. Для сопоставления достаточно сказать, что 1 кг такого топлива эквивалентен 40 мегатонному термоядерному заряду.
Несмотря на столь заманчивые перспективы, технические трудности для реализации фотонного двигателя пока непреодолимы. Одной из самых серьезных проблем является изготовление поверхности, которая могла бы отражать гамма-лучи. Второй проблемой является хранение антивещества, ведь здесь потребуются хранилища из электромагнитных полей. До последнего времени подобные хранилища были способны хранить сотни – тысячи античастиц, причем время, измеряемое секундами. Это далеко не килограммы топлива. Наконец, каким образом можно добыть столь большое количество антивещества, которое было бы достаточно для всего космического полета? Естественно, очень остро стоит вопрос безопасности.
Показанные проблемы весьма серьезны, однако теоретически преодолимы, а это значит, что фотонный двигатель сможет стать реальностью.
Комментариев пока нет!
informatik-m.ru
Ученые из США обнаружили вблизи Земли «световой двигатель»
- Главная
- Новости
- Кадры
- Муви
- Мысли
- Реклама
- О нас
18:
bykvu.com
