Новое - это хорошо забытое старое
Космический двигатель, пожирающий орбитальный мусор
Космический мусор - как созданный человеком, так и естественного происхождения - летает по орбите Земли, угрожая спутникам и кораблям. Инженеры из университета Цинхуа предложили концепцию нового двигателя, работающего на космическом мусоре. Он проедает себе путь в обломках, а потом превращает их в плазменное топливо.
MIT Technology Review
Сегодня в 11:30
2825
Художественное преувеличение: размер обломков увеличен по отношению к размеру Земли
В концепции, опубликованной в онлайн-журнале arXiv, описывается двигатель, который может вбирать в себя обломки, разбивать их на мелкие куски (если попадается большой), а потом перемалывать их (или сжигать лазером), превращая в пыль. Нагревая эту пыль, двигатель получает плазму, которую, в свою очередь, может использовать в качестве топлива. Так как мусора в космосе много, то космические пылесосы, работающие с таким двигателем, могут летать довольно долгое время.
Инженеры не собираются останавливаться только на этом. В своей статье они размышляют о потенциальном применении двигателя: «Более важно то, что он благодаря постоянному снабжению топливом дает новую идею для исследования астероидов и межпланетных перелетов»
Debris Engine: A Potential Thruster for Space Debris Removal
Lei Lan, Jingyang Li, Hexi Baoyin
(Submitted on 23 Nov 2015)
We present a design concept for a space engine that can continuously remove the orbit debris by using the debris as a propellant. Space robotic cleaner is adopted to capture the targeting debris and to transfer them into the engine. Debris with larger size is first disintegrated into small pieces by using a mechanical method. The planetary ball mill is then adopted to grind the pieces into micrometer or smaller powder. The energy needed in this process is get from the nuclear and solar power. By the effect of gamma-ray photoelectric or the behavior of tangently rub of tungsten needles, the debris powered is charged. This behavior can be used to speed up the movement of powder in a tandem electrostatic particle accelerator. By ejecting the high-temperture and high-pressure charged powered from the nozzle of the engine,the continuously thrust is obtained. This thrust can be used to perform orbital maneuver and debris rendezvous for the spacecraft and robotic cleaner. The ejected charged particle will be blown away from the circumterrestrial orbit by the solar wind. By digesting the space debris, we obtain not only the previous thrust but also the clean space. In the near future, start trek will not just a dream, human exploration will extend to deep universe. The analysis shown, the magnitude of the specific impulse for debris engine is determined by the accelerating electrostatic potential and the charge-to-mass ratio of the powder.
Subjects:
Instrumentation and Methods for Astrophysics (astro-ph.IM); Popular Physics (physics.pop-ph)
Cite as:
arXiv:1511.07246 [astro-ph.IM]
(or arXiv:1511.07246v1 [astro-ph.IM] for this version)
Submission history
From: Lei Lan [view email]
[v1] Mon, 23 Nov 2015 14:51:46 GMT (1875kb)
Which authors of this paper are endorsers? | Disable MathJax (What is MathJax?)
Мои комментарии. Предложения по использованию реголита в качестве сырья для получения рабочего тела ЭРД известны давно. Их можно найти и в работах советского ученого Георгия Покровского, и в проекте лунного "Орбитрона", которые опубликованы в журнале "Техника-молодежи", и в идее порошкового рабочего тела для плазменных ЭРД, продвигаемой Николаем Агаповым.
Вот цитата из ж. "ТМ" №12, 2011 г.:
Производство солнечных батарей с
использованием лунного грунта - реголита
...
4. КАН с ротативной ловушкой потока
твердофазных частиц груза, поступающего от
ровера. КАН оснащён установкой по выделению
кислорода (до 42-44% от массы), кремния
и металлов из лунного грунта. Используется
пиролизный (термический) метод разложения
реголита, который требует весьма высоких
температур - порядка 2800ºС. Метод эффективен
сам по себе, но здесь он эффективен вдвойне:
необходимая для него термическая камера
совмещается с камерой ЭРД, например,
электродугового типа, дающего значительно
более высокую температуру (~20 000 ºС).
Используя кислород, выделяемый пиролизом из
реголита, в качестве рабочего тела ЭРД, получают
реактивную струю, компенсирующую торможение,
возникающее в процессе «улавливания» потока
реголита от ровера. Общий КПД системы таким
образом значительно повышается…
UPD
Домна как ЭРД
Автор многих смелых проектов и идей, крупнейший специалист в области физики взрывных процессов, доктор технических наук профессор Г.И.Покровский полагает, что вполне возможно организовать в космосе относительно недорогое «доменное хозяйство». Он дает такое объяснение своему проекту.
Сырьем для производства станет служить вся солнечная система с ее бесчисленными метеорами и мелкими астероидами. Энергию для небесных агрегатов станут накапливать солнечные батареи, а безупречный космический вакуум позволит принять самую современную технологию.
Сырье - пойманный метеор удерживается захватом. Импульсный источник света, подключенный к солнечной батарее, возбуждает квантовый генератор. Луч этого лазера испаряет вещество метеорного тела. Высокотемпературная плазма увлекается электрическим полем и концентрируется в виде струи магнитной линзой. В магнитном спектрографе плазменный поток разлагается на струи ионов различных веществ. Затем нужный металл - железо, кобальт, никель - конденсируется, образуя постепенно растущий стержень. Полученные шлаки выбрасываются для перемещения и ориентации агрегата в пространстве.
Металлические стержни шлифуются, разрезаются и выбрасываются в космос с заданной скоростью. Их назначение служить строительным материалом при создании орбитальных станций в околоземном пространстве нашей солнечной системы. Приварку стержня к свободно парящей ферме поможет осуществить опять-таки солнечная энергия.
Конечно, сейчас можно спорить о технологических деталях будущей космической металлургии, одно бесспорно - такая металлургия будет существовать
.