Мікрохвильова піч в космос і деякі Matana

Є американський стартап втечу динаміку, який розробляє запускний автомобіль досить незвичайного типу. Не на внутрішньому хімічних джерелах (наприклад, згоряння гасіння або водню в кисневому стані), а на зовнішній - мікрохвильовій печі. Вода реактивна отримана шляхом в'язання нагрітого водню, і вона нагрівається мікрохвильовою променем з основного джерела. творці цього стартапу вважають, що на такій основі можна розробити легкий, дешевий багаторазовий корабель для виходу (зазвичай невеликі) серійні навантаження на простір. Дійсно, це поняття, здається, побудувати міст між одноразовими перевізниками, що перешкоджає руйнуванню при кожному запуску хай-тек «ірон» на десятки мільйонів доларів і астроінжинірингу проектів (наприклад, стартова петля або космічний ліфт), що робить недорогий вихід, але і ексорбітантна кількість інвестицій.






Найцікавіше, що джерело мікрохвильової печі, що працює на частоті 92.3 gigahertz, є гіротроном знайомим з моїми читачами, які використовуються для нагрівання плазми в ITER та інших fusion машини. Чому він? Тільки гіратрони здатні генерувати мегавати мікрохвильової потужності на таких високих частотах. Чому мегавати і такі високі частоти?



100-kilowatt гіротрон Погода



А мегават від АТ "Гіком".

Частота проста. Навіть найшвидші ракети завершують активний розділ на відстані 1000-1500 кілометрів від точки запуску. Навіть якщо ви кладемо кілька станцій, очевидно, що менше 500 кілометрів відстані до судна ми не зробимо. Якщо ми не хочемо втратити випромінювання, бажано мати розмір місця мікрохвильовки на мішені не більше 10 метрів. Це відповідає ширині балки 4 дугових секунд. Для створення такої вузьких балок, продукт частоти (в Ггц) на антенний діаметр (в метрах) повинен бути дорівнює 18900! Це, для частоти 10 гігагерц, антенний діаметр буде 1.9 км. Завдяки хорошості ви можете підняти частоту ... до відомого мікрохвильового вікна прозорості 92.3 gigahertz, наприклад, і отримати еквівалентний антенний діаметр 205 метрів.



Таким чином, перший момент стає чітким - де поля ротаційних антени (робота як однофазний масив) і частота 92.3 GHz приходять з.

Тепер потужність. Втеча Динаміка говорить, що специфічний імпульс їх конструкції при роботі на водню буде 700-850 секунд. Це не запис високо, але не вимагає опалювального водню до 3200 С. Ця цифра і вага вихідного навантаження (200 кг) дозволяє відразу визначити деякі важливі параметри їхнього маршруту. Як зробити це? З формули Ціолковського та деяких припущеннях. Відомо, що вводити на орбіту, з урахуванням всіх втрат, необхідно отримати 9300 м / с. За допомогою специфічного імпульсу 700 секунд ця формула дозволяє дізнатися співвідношення маси палива (реактивна маса) і корабель V = I * ln (Mn / Mk), де V є швидкість, яка LA отримає, знизиться з певним імпульсом, що я маса палива Mt = Mn (ініціал) - Mk (фінал). Ми отримуємо співвідношення початкової маси до кінцевої маси - 3.87. Якщо припустимо, що у нас є надшвидкий, який зважує 1/4 маси палива, то він зважить 500 кг, і ми будемо використовувати 2 тонн водню. І покласти 200 кг на низьку орбіту.



Тепер давайте оцінку потужності нашого мікрохвильового опалення. Швидкість прискорення сучасних ракет в середньому становить близько 2 Г. Ми краще, як 3,5G, так що ми не будемо занадто далеко від станцій живлення. Для підтримки цього темпу нам знадобиться тяга ((2.7 + 0.7)/2)*3.5 - 5.95 тонн. Кожна дискардована кілограма на секунду дає 700 кг тяги (це насправді фізичний зміст поняття конкретного імпульсу), тому нам необхідно нагрівати 8,5 кг на секунду. Скільки енергії? Ось знову це просто - водню летить від сопла на швидкості 6867 м / с (це 700 секунд UI * 9.81), і за формулою кінетичної енергії, кожен кілограм несе 23.6 мегаполісу, і в цілому нам буде потрібно 200 мегаватів. Довг. Довг. Насправді це не дуже дивно, тому що ракетні двигуни мають ексорбітантну потужність - наприклад, RD-171 - 27 gigawatts (з масою 10 тонн), а двигун трансферу SSME - близько 8 gigawatts.



Але назад до 200 мегават мікрохвильова піч. На жаль, навіть з найкращим розташуванням випромінювача порівняно з мікросхемою, не менше половини енергії будуть позбавлені атмосфери. Абсорбція в «безпеки» становить 0,4 дБ/км в нижній атмосфері і 0,1 дБ/км у верхній атмосфері. Так нам потрібні 400 мегаватів, і враховуючи ефективність гіротронів, 800 мегаватів від сітки. Нагадуємо, що установка запису ITER виготовить 20 мегаватів - 1/20 з яких заплановано втечу динаміку. І це цікаво, що якщо їх проект в частині ліквідації означає «згодити», то тут вам знадобиться довгострокові інвестиції проекту ITER в гіротронах, в тому числі досвід одного з світових лідерів у цій галузі – Нижнього Новгородського підприємства «Gicom» та Інституту прикладної фізики. Вони володіють технологією мегават-гіротронів, які можуть використовуватися для створення радіаційних полів для технології ED. Ось як раптом інвестиції в науку в одному місці призводять до виникнення абсолютно незвичайного, бажаю успіхам американських стартапів у своїй досить цікавої ідеї.

Джерело: geektimes.ru/post/260674/