أهلا وسهلا بك زائرنا الكريم، اذا كانت هذه زيارتك الأولى للمنتدى، فيرجى التكرم بالاطلاع على القوانين بالضغط هنا. كما يشرفنا أن تقوم بالتسجيل بالضغط هنا إذا رغبت بالمشاركة في المنتدى، أما إذا رغبت بقراءة المواضيع والإطلاع فتفضل بزيارة المواضيع التي ترغب.

New and Improved Antimatter Spaceship for Mars Missions

حفظ البيانات؟
الرئيسية
التسجيل
الدخول
فقدت كلمة المرور
القوانين
البحث فى المنتدى



الرئيسيةالتسجيلدخول

شاطر | .
 

 New and Improved Antimatter Spaceship for Mars Missions

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل 
كاتب الموضوعرسالة
MALEK KHELIFI

لـــواء
لـــواء



الـبلد :
العمر : 23
المهنة : tunisia army
المزاج : For God and Country i will end your life
التسجيل : 22/07/2009
عدد المساهمات : 2751
معدل النشاط : 2776
التقييم : 88
الدبـــابة :
الطـــائرة :
المروحية :



مُساهمةموضوع: New and Improved Antimatter Spaceship for Mars Missions   الأربعاء 3 فبراير 2010 - 7:57

New and Improved Antimatter Spaceship for Mars Missions
04.14.06



Most self-respecting starships in science fiction stories use antimatter as fuel for a good reason – it’s the most potent fuel known. While tons of chemical fuel are needed to propel a human mission to Mars, just tens of milligrams of antimatter will do (a milligram is about one-thousandth the weight of a piece of the original M&M candy).

Image right: A spacecraft powered by a positron reactor would resemble this artist's concept of the Mars Reference Mission spacecraft. Credit: NASA

However, in reality this power comes with a price. Some antimatter reactions produce blasts of high energy gamma rays. Gamma rays are like X-rays on steroids. They penetrate matter and break apart molecules in cells, so they are not healthy to be around. High-energy gamma rays can also make the engines radioactive by fragmenting atoms of the engine material.

The NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) is funding a team of researchers working on a new design for an antimatter-powered spaceship that avoids this nasty side effect by producing gamma rays with much lower energy.

Antimatter is sometimes called the mirror image of normal matter because while it looks just like ordinary matter, some properties are reversed. For example, normal electrons, the familiar particles that carry electric current in everything from cell phones to plasma TVs, have a negative electric charge. Anti-electrons have a positive charge, so scientists dubbed them "positrons".

When antimatter meets matter, both annihilate in a flash of energy. This complete conversion to energy is what makes antimatter so powerful. Even the nuclear reactions that power atomic bombs come in a distant second, with only about three percent of their mass converted to energy.

Previous antimatter-powered spaceship designs employed antiprotons, which produce high-energy gamma rays when they annihilate. The new design will use positrons, which make gamma rays with about 400 times less energy.

The NIAC research is a preliminary study to see if the idea is feasible. If it looks promising, and funds are available to successfully develop the technology, a positron-powered spaceship would have a couple advantages over the existing plans for a human mission to Mars, called the Mars Reference Mission.

Image left: A diagram of a rocket powered by a positron reactor. Positrons are directed from the storage unit to the attenuating matrix, where they interact with the material and release heat. Liquid hydrogen (H2) circulates through the attenuating matrix and picks up the heat. The hydrogen then flows to the nozzle exit (bell-shaped area in yellow and blue), where it expands into space, producing thrust. Print-resolution copy Credit: Positronics Research, LLC

"The most significant advantage is more safety," said Dr. Gerald Smith of Positronics Research, LLC, in Santa Fe, New Mexico. The current Reference Mission calls for a nuclear reactor to propel the spaceship to Mars. This is desirable because nuclear propulsion reduces travel time to Mars, increasing safety for the crew by reducing their exposure to cosmic rays. Also, a chemically-powered spacecraft weighs much more and costs a lot more to launch. The reactor also provides ample power for the three-year mission. But nuclear reactors are complex, so more things could potentially go wrong during the mission. "However, the positron reactor offers the same advantages but is relatively simple," said Smith, lead researcher for the NIAC study.

Also, nuclear reactors are radioactive even after their fuel is used up. After the ship arrives at Mars, Reference Mission plans are to direct the reactor into an orbit that will not encounter Earth for at least a million years, when the residual radiation will be reduced to safe levels. However, there is no leftover radiation in a positron reactor after the fuel is used up, so there is no safety concern if the spent positron reactor should accidentally re-enter Earth's atmosphere, according to the team.

It will be safer to launch as well. If a rocket carrying a nuclear reactor explodes, it could release radioactive particles into the atmosphere. "Our positron spacecraft would release a flash of gamma-rays if it exploded, but the gamma rays would be gone in an instant. There would be no radioactive particles to drift on the wind. The flash would also be confined to a relatively small area. The danger zone would be about a kilometer (about a half-mile) around the spacecraft. An ordinary large chemically-powered rocket has a danger zone of about the same size, due to the big fireball that would result from its explosion," said Smith.

Another significant advantage is speed. The Reference Mission spacecraft would take astronauts to Mars in about 180 days. "Our advanced designs, like the gas core and the ablative engine concepts, could take astronauts to Mars in half that time, and perhaps even in as little as 45 days," said Kirby Meyer, an engineer with Positronics Research on the study.

Advanced engines do this by running hot, which increases their efficiency or "specific impulse" (Isp). Isp is the "miles per gallon" of rocketry: the higher the Isp, the faster you can go before you use up your fuel supply. The best chemical rockets, like NASA's Space Shuttle main engine, max out at around 450 seconds, which means a pound of fuel will produce a pound of thrust for 450 seconds. A nuclear or positron reactor can make over 900 seconds. The ablative engine, which slowly vaporizes itself to produce thrust, could go as high as 5,000 seconds.

Image right: This is an artist's concept of an advanced positron rocket engine, called an ablative engine. This engine produces thrust when material in the nozzle is vaporized (ablated). In the image, the engine emits blue-white exhaust as thin layers of material are vaporized by positrons in tiny capsules surrounded by lead. The capsules are shot into the nozzle compartment many times per second. Once in the nozzle compartment, the positrons are allowed to interact with the capsule, releasing gamma rays. The lead absorbs the gamma rays and radiates lower-energy X-rays, which vaporize the nozzle material. This complication is necessary because X-rays are more efficiently absorbed by the nozzle material than gamma rays would be. Credit: Positronics Research, LLC

One technical challenge to making a positron spacecraft a reality is the cost to produce the positrons. Because of its spectacular effect on normal matter, there is not a lot of antimatter sitting around. In space, it is created in collisions of high-speed particles called cosmic rays. On Earth, it has to be created in particle accelerators, immense machines that smash atoms together. The machines are normally used to discover how the universe works on a deep, fundamental level, but they can be harnessed as antimatter factories.

"A rough estimate to produce the 10 milligrams of positrons needed for a human Mars mission is about 250 million dollars using technology that is currently under development," said Smith. This cost might seem high, but it has to be considered against the extra cost to launch a heavier chemical rocket (current launch costs are about $10,000 per pound) or the cost to fuel and make safe a nuclear reactor. "Based on the experience with nuclear technology, it seems reasonable to expect positron production cost to go down with more research," added Smith.

Another challenge is storing enough positrons in a small space. Because they annihilate normal matter, you can't just stuff them in a bottle. Instead, they have to be contained with electric and magnetic fields. "We feel confident that with a dedicated research and development program, these challenges can be overcome," said Smith.

If this is so, perhaps the first humans to reach Mars will arrive in spaceships powered by the same source that fired starships across the universes of our science fiction dreams.
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
MALEK KHELIFI

لـــواء
لـــواء



الـبلد :
العمر : 23
المهنة : tunisia army
المزاج : For God and Country i will end your life
التسجيل : 22/07/2009
عدد المساهمات : 2751
معدل النشاط : 2776
التقييم : 88
الدبـــابة :
الطـــائرة :
المروحية :



مُساهمةموضوع: رد: New and Improved Antimatter Spaceship for Mars Missions   الأربعاء 3 فبراير 2010 - 7:58

معظم تحترم نفسها سترشيبس في قصص الخيال العلمي المادة المضادة استخدام كوقود لسبب وجيه -- هو وقود أقوى المعروفة. بينما طن من الوقود والمواد الكيميائية اللازمة لدفع بعثة بشرية إلى المريخ ، فقط عشرات ملليغرام من المادة المضادة ستفعل (أ مليغرام حوالي واحد في الألف من وزن قطعة من ام اند ام الأصلي حلوى).

الصورة الصحيحة : المركبة الفضائية بالطاقة بواسطة مفاعل بوزيترون سيشبه هذا الفنان مفهوم مرجع بعثة المريخ المركبة الفضائية. الائتمان : ناسا

ومع ذلك ، في واقع هذه القوة يأتي مع ثمن. بعض ردود الفعل انتاج المادة المضادة للانفجارات أشعة غاما عالية الطاقة. مثل أشعة غاما والأشعة السينية على المنشطات. فهي تخترق المسألة والتفكك الجزيئات في الخلايا ، حتى أنها ليست صحية ليكون حولها. أشعة غاما العالية الطاقة ويمكن أيضا جعل محركات المشعة عن طريق تفتيت ذرات من المواد المحرك.

معهد ناسا لمفاهيم متقدمة (تقول فارسي) هو تمويل فريق من الباحثين تعمل على وضع تصميم جديد للحصول على المادة المضادة التي تعمل بالطاقة سفينة الفضاء أن تتجنب هذه الآثار الجانبية السيئة التي تنتج أشعة غاما مع أقل بكثير من الطاقة.

المادة المضادة يسمى أحيانا صورة طبق الأصل من هذه المسألة طبيعي لأن في حين أنها تبدو تماما مثل مسألة عادية ، يتم عكس بعض الخصائص. على سبيل المثال ، الالكترونات العادية ، المألوفة الجزيئات التي تحمل التيار الكهربائي في كل شيء من الهواتف المحمولة لأجهزة التلفاز البلازمية ، وشحنة كهربائية سالبة. المضادة للالكترونات وشحنة موجبة ، لذلك يطلق عليها العلماء منهم "positrons".

المادة المضادة عندما تجتمع هذه المسألة ، على حد سواء إبادة في ومضة من الطاقة. هذا التحول الكامل الى الطاقة هو ما يجعل المادة المضادة قوية جدا. حتى التفاعلات النووية للطاقة الذرية ان القنابل تأتي في المرتبة الثانية ، مع نحو ثلاثة في المئة فقط من كتلتها تحويلها إلى طاقة.

المادة المضادة السابقة التي تعمل بالطاقة فضاء التصاميم المستخدمة البروتون المضاد ، والتي تنتج أشعة غاما العالية الطاقة عندما تفنى. التصميم الجديد سوف تستخدم positrons ، التي تجعل من أشعة غاما مع حوالي 400 مرة أقل من الطاقة.

وتقول فارسي البحث هو دراسة أولية لمعرفة ما اذا كانت الفكرة هي مجدية. إذا كانت تبدو واعدة ، وتتوفر الأموال اللازمة للنجاح في تطوير التكنولوجيا ، وبوزيترون بالطاقة سفينة الفضاء سوف يكون له مزايا الزوجين على الخطط الحالية لبعثة بشرية إلى المريخ ، دعا مرجع بعثة المريخ.

الصورة اليسرى : رسم تخطيطي لصاروخ مدعوم من مفاعل بوزيترون. Positrons موجهة من وحدة التخزين إلى مصفوفة المخففة ، حيث تتفاعل مع المواد والحرارة الإفراج عنه. السائل الهيدروجين (H2) يجري تداولها من خلال مصفوفة المخففة وتلتقط الحرارة. الهيدروجين ثم التدفقات إلى فوهة خروج (منطقة على شكل جرس في الأصفر والأزرق) ، حيث أنها توسع في الفضاء ، وإنتاج الاتجاه. للطباعة نسخة القرار الائتمان : Positronics بحوث ، ذ

"إن الميزة الأكثر أهمية هو أكثر سلامة" ، قال الدكتور جيرالد سميث من Positronics البحوث ، شركة ذات مسؤولية محدودة ، في سانتا في ، نيو مكسيكو. مرجع البعثة الحالية تدعو لمفاعل نووي لدفع سفينة فضاء الى المريخ. هذا أمر مرغوب فيه بسبب الدفع النووي يقلل من الوقت الذي يستغرقه السفر إلى المريخ ، وزيادة السلامة لأفراد الطاقم عن طريق الحد من التعرض للأشعة الكونية. أيضا ، مركبة فضائية تعمل بالطاقة كيميائيا يزن أكثر من ذلك بكثير ، والتكاليف اكثر بكثير لعملية الاطلاق. المفاعل كما يوفر الطاقة الكافية لفترة الثلاث سنوات البعثة. لكن مفاعلات نووية معقدة ، لذلك يحتمل أن أكثر الأمور على غير ما يرام خلال البعثة. "ومع ذلك ، فإن المفاعل بوزيترون تقدم نفس المزايا ولكنه بسيط نسبيا" ، وقال سميث ، كبير الباحثين في الدراسة تقول فارسي.

أيضا ، المفاعلات النووية المشعة حتى بعد أن وقود يستخدم الأعلى. بعد أن تصل السفينة الى المريخ ، مرجع البعثة هناك خطط لتوجيه المفاعل في مدار هذا لن تواجه الأرض ما لا يقل عن مليون سنة ، عندما الاشعاع المتبقية سيتم تخفيضها إلى مستويات آمنة. ومع ذلك ، ليس هناك بقايا الإشعاع في مفاعل بوزيترون بعد وقود يستخدم الأعلى ، لذلك ليس هناك قلق على سلامة إذا قضى بوزيترون مفاعل ينبغي قصد إعادة دخول الغلاف الجوي للأرض ، وفقا للفريق.

أنها ستكون أكثر أمانا لاطلاق كذلك. إذا كان صاروخ يحمل مفاعل نووي ينفجر ، يمكن أن الإفراج الجزيئات المشعة في الجو. "لدينا بوزيترون المركبة الفضائية ستطلق سراح ومضة من أشعة غاما اذا انفجرت ، ولكن أشعة غاما من شأنه أن يكون قد انتهى في لحظة. لن يكون هناك أي الجزيئات المشعة إلى الانحراف عن الرياح. ومضة من شأنه أيضا أن يكون مقصورا على منطقة صغيرة نسبيا . ومنطقة الخطر سيكون نحو كيلومتر (نحو نصف ميل) حول المركبة الفضائية. الكبيرة والعادية كيميائيا بالطاقة الصاروخية على منطقة خطر بالنسبة لنفس الحجم تقريبا ، ونظرا لكرة كبيرة من شأنها أن تنجم عن الانفجار " وقال سميث.

ميزة أخرى مهمة هي السرعة. مرجع بعثة المركبة الفضائية من شأنه أن تحمل رواد فضاء الى المريخ في حوالي 180 يوما. "إن التصاميم المتطورة ، مثل الغاز الأساسية والمفاهيم محرك الجر ، يمكن أن تحمل رواد فضاء الى المريخ في نصف ذلك الوقت ، بل وربما في وقت لا يتجاوز 45 يوما" ، وقال كيربي ماير ، وهو مهندس مع Positronics البحث عن الدراسة.

المحركات المتطورة القيام بذلك بواسطة تشغيل الساخنة ، مما يزيد من كفاءة أو "دفعة محددة" (مقدم خدمات انترنت). خدمة الإنترنت هي ميل "للغالون الواحد" من الصواريخ : كلما ارتفع مقدم خدمات انترنت ، وأسرع يمكنك الذهاب قبل استخدام الخاص بك من امدادات الوقود. أفضل الصواريخ الكيميائية ، مثل المكوك الفضائي التابع لناسا المحرك الرئيسي ، في الحد الأقصى من أصل حوالي 450 ثانية ، مما يعني رطل من الوقود سوف ينتج رطل من الدفع لمدة 450 ثانية. مفاعل نووي أو بوزيترون يمكن أن تقدم أكثر من 900 ثانية. محرك الجر ، والتي ببطء يبخر نفسها لانتاج الاتجاه ، يمكن أن يصل ارتفاعها إلى 5،000 ثانية.

الصورة الصحيحة : وهذا هو فنان مفهوم متطور لمحرك صاروخ بوزيترون ، ودعا محركا الجر. ينتج هذا المحرك عند التوجه المادي في فوهة يتبخر (ذاب). في الصورة ، والمحرك تنبعث الزرقاء العادم أبيض مثل طبقات رقيقة من المواد التي يتم تبخيرها positrons في كبسولات صغيرة محاطة الرصاص. الكبسولات وسدد كرة قوية في المقصورة فوهة عدة مرات في الثانية الواحدة. مرة واحدة في المقصورة فوهة ، وpositrons يسمح للتفاعل مع كبسولة ، والإفراج عن أشعة غاما. ويؤدي تمتص أشعة غاما ويشع المنخفضة للطاقة أشعة إكس ، التي تتبخر المواد الفوهة. هذا التعقيد هو ضروري لأن الأشعة السينية هي أكثر كفاءة امتصاص المواد فوهة من أشعة غاما سيكون. الائتمان : Positronics بحوث ، ذ

أحد التحديات التقنية لصنع مركبة فضائية بوزيترون حقيقة واقعة هي التكلفة لإنتاج positrons. لما له من تأثير مذهل على هذه المسألة طبيعية ، وليس هناك الكثير من الجلوس حول المادة المضادة. في الفضاء ، يتم إنشاؤه في اصطدام الأشعة عالية السرعة تسمى الجزيئات الكونية. على الأرض ، فإنه لابد من خلق في مسرعات الجسيمات ، وآلات الهائلة التي تحطيم ذرات معا. والآلات هي التي تستخدم عادة لاكتشاف الكيفية التي يعمل على الكون العميق ، على مستوى أساسي ، لكنها يمكن تسخيرها كمصانع المادة المضادة.

"وتشير التقديرات التقريبية لإنتاج 10 ملليغراما من positrons البشرية اللازمة لبعثة المريخ هو حوالى 250 مليون دولار باستخدام التكنولوجيا التي هي حاليا قيد التطوير" ، وقال سميث. هذه التكلفة قد تبدو عالية ، ولكن لا بد من النظر في مقابل تكلفة إضافية لاطلاق صواريخ أثقل الكيميائية (تكاليف الاطلاق الحالية حوالي 10،000 دولار للرطل الواحد) أو تكلفة الوقود وجعل آمنة مفاعل نووي. "واستنادا إلى خبرة في مجال التكنولوجيا النووية ، فإنه يبدو من المعقول أن نتوقع بوزيترون كلفة الانتاج لتنخفض مع مزيد من البحث ،" وأضاف سميث.

تحد آخر هو تخزين ما يكفي من positrons في مساحة صغيرة. لأنها مسألة القضاء العادي ، لا يمكنك فقط الاشياء لهم في زجاجة. بدلا من ذلك ، فإنها يجب أن تكون الواردة مع المجالات الكهربائية والمغناطيسية. "إننا على ثقة بأننا مع المكرسة لبحوث وتطوير البرنامج ، لا يمكن التغلب على هذه التحديات يكون" ، وقال سميث.

اذا كان الامر كذلك ، وربما كان أول البشر لتصل الى المريخ سيصل في سفن الفضاء مدعوم من نفس المصدر أن أطلقت سترشيبس عبر الأكوان لدينا أحلام الخيال العلمي.
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
 

New and Improved Antimatter Spaceship for Mars Missions

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
منتدى الجيش العربي Arab Army Forum :: الأقســـام غير العسكريـــة :: المنتدى التقني والعلمي-
التعليقات المنشورة لا تعبر عن رأي ادارة الموقع ولا نتحمل أي مسؤولية قانونية حيال ذلك ويتحمل كاتبها مسؤولية النشر

Powered by Arab Army. Copyright © 2015

شركاؤنا: روسيا ما وراء العناوين