Projekt Valkyrie

Valkyrien är en teoretisk rymdfarkost designad av Charles Pellegrino och Jim Powell (en fysiker vid Brookhaven National Laboratory) . Valkyrian kan teoretiskt accelerera till 92 % av ljusets hastighet och bromsa in efteråt, och föra en liten mänsklig besättning till ett annat stjärnsystem.

Design

Valkyrians höga prestanda kan tillskrivas dess innovativa design. Istället för en solid rymdfarkost med en raket baktill, är Valkyrie byggd mer som ett linbanetåg , med besättningsutrymmen, bränsletankar, strålningsskärmning och andra viktiga komponenter som dras mellan främre och bakre motorer på långa tjuder. Detta minskar fartygets massa avsevärt, eftersom det inte längre kräver tunga konstruktionsdelar och strålningsskärmning. Detta är en avsevärd fördel eftersom varje extra kilo nyttolast (torr massa) i en raket kommer att kräva en motsvarande extra mängd drivmedel eller bränsle.

Valkyrian skulle ha en besättningsmodul släpande 10 kilometer bakom motorn. En liten 20 cm tjock volframsköld skulle hänga 100 meter bakom motorn, för att skydda den efterföljande besättningsmodulen från dess skadliga strålning. Bränsletanken kan placeras mellan besättningsmodulen och motorn för att ytterligare skydda den. I den bakre änden av fartyget skulle det finnas en andra motor, som fartyget skulle använda för att retardera. Den främre motorn och tanken som håller bränsletillförseln kan kastas ut före retardation för att minska bränsleförbrukningen. Tjudsystemet kräver att fartygets delar måste flyttas "uppåt" eller "nedåt" för tjuderna beroende på flygriktning.

Motorer

Ursprungligen skulle Valkyrians motor fungera genom att använda små mängder antimateria för att initiera en extremt energisk fusionsreaktion. En magnetisk spole fångar upp avgasprodukterna från denna reaktion och driver ut dem med en avgashastighet på 12-20 % av ljusets hastighet (35 000-60 000 km/s). När rymdfarkosten närmar sig 20 % av ljusets hastighet matas mer antimateria in i motorerna tills det går över till ren materia-antimateriaförintelse. Den kommer att använda detta läge för att accelerera resten av vägen till 0,92 c. Pellegrino uppskattar att fartyget skulle kräva 100 ton materia och antimateria för att nå 0,1-0,2c, med ett obestämt överskott av materia för att säkerställa att antimateria utnyttjas effektivt. För att nå en hastighet på 0,92 c och bromsa in efteråt skulle Valkyrie kräva ett massförhållande på 22 (eller 2200 ton bränsle för en 100-tons rymdfarkost).

Vid så höga hastigheter skulle infallande skräp vara en stor fara. Medan han accelererar använder Valkyrie en enhet som kombinerar funktionerna hos en partikelsköld och en vätskedroppar . Spillvärme dumpas i vätskedroppar som kastas ut framför fartyget. När fartyget accelererar faller dropparna (nu svalna) effektivt tillbaka in i fartyget, så systemet är självåtervinnande. Under retardation kommer fartyget att skyddas av ultratunna paraplysköldar, förstärkta med en dammsköld, möjligen gjorda genom att slipa upp bitar av det kasserade första steget.

Kritik

Den främsta genomförbarhetsfrågan för Valkyrie ^{[ citat behövs ]} (eller för någon antimateria-stråledrift) ligger i dess krav på mängder antimateriabränsle mätt i ton. Antimateria kan inte produceras med en effektivitet på mer än 50 % (det vill säga att producera ett gram antimateria kräver dubbelt så mycket energi som du skulle få av att förinta det grammet med ett gram materia). Eftersom ett halvt kilo antimateria skulle ge 9×10 ¹⁶ J om det förintas med lika mycket materia, blir det snabbt enormt energibehov för dess produktion. För att producera de 50 ton antimateria Valkyrie skulle krävas 1,8×10 ²² J. Detta är samma mängd energi som hela mänskligheten för närvarande använder om cirka fyrtio år.

Detta kan lösas genom att skapa ett verkligt enormt kraftverk för antimateriafabriken, troligen i form av ett stort utbud av solpaneler med en sammanlagd yta på miljoner kvadratkilometer eller många fusionsreaktorer . Alternativt skulle den antimateria-fusionshybriddrift som Valkyrie använder för att accelerera upp till 0,2 c kräva mycket mindre antimateria och, med en avgashastighet på 30–60 000 km·s ⁻¹ , kan den fortfarande jämföras ganska gynnsamt med konkurrerande motorer som tröghetsinstängningspulsen enhet som används av Project Daedalus eller Project Orion . Valkyrians lätta konstruktion kan också appliceras på en mängd olika rymdfarkoster.

Genom att använda tjuder finns ingen styvhet mellan fartygselement och motorer. Utan aktiv acceleration eller dragkraft för att dra och räta ut tjuren utgör den minsta obalans, överdriven kraft eller förflyttning av fartygselementen till olika flygkonfigurationer en fara för kollisioner mellan fartygselement och motorer. Eftersom långvarig rymdflygning med interstellära hastigheter orsakar erosion på grund av kollision med partiklar, gas, damm och mikrometeoriter, är tjuden bokstavligen livlinor. Att ändra kurs eller vända fartyget kräver ompositionering eller inriktning av varje fartygselement och förbrukar förmodligen mer bränsle för att göra det.

När vätskedropparnas radiatorer (LDR) är utplacerade på andra sidan av framdrivningen och huvudkroppen, exponeras dropparna och uppsamlarna för den andra hälften av värmeenergin från gammastrålningen från antimateriaförintelsen. Om den totala ytan av kollektorerna är större än strålningsskölden skulle LDR tjäna till att kyla sig själv snarare än skölden för fartygets huvudkomponenter.

Trivia

Ett ytligt liknande rymdskepp finns med i filmen Avatar .

Se även

externa länkar

Valkyrie Edited Guide Entry (BBC.com)
Valkyrie Arkiverad 2010-05-29 på Wayback Machine på Atomic Rockets