rulururu

post mennyit fogyaszt az űrhajónk?

March 1st, 2011

Filed under: Napi fájdalom,Sunk (in) thoughts — AndrewBoy @ 11:21 pm

Korábbi postomban azt fejtegettem, hogy mennyi ideig tartana eljutni a legközelebbi csillagrendszerig az utazóknak és a földön lévők szemszögéből vizsgálva a helyzetet. Most megpróbálom megszámolni, hogy hány “liter benzinre” van szükségünk, hogy az utat kivitelezzük. Az utazás legfontosabb adatai a következők: gyorsulás 9,81 m/s^2 vagyis 1g, a távolság a gyorsuláson és a lassuláson darabonként 3 710 milliárd km. Ebből már tudunk számolni, csak azt kell meghatároznunk, hogy mekkora az űrhajónk, amit szeretnénk mozgatni. Mivel antianyaggal, vagy fúziós reaktorral szeretnénk szerelni a csillagközi gépünket, ezért legyen elég egy 1000 tonnás űrhajó amit az űrből indítunk. Egyelőre üzemanyag súly nélkül számoljuk ki, hogy tényleg mekkora energiát igényel egy ilyen út. Az alapképletből induljunk ki, E = m x c^2 vagyis energia egyelő a tömeg és a fénysebesség négyzetének szorzatával. Ezt alakítsuk át, hogy mi is tudjuk használni. Newton második törvényét felhasználva (F = m x a) megkapjuk, hogy mekkora erőre van szükségünk. A munkához (ami büdös) pedig tudjuk hogy az erő és a távolság szorzatára van szükségünk. Tehát az energia a súly, távolság és a gyorsulás szorzata. Ezt Jouleban, Wattban tudjuk kifejezni. Tehát kell a kilogramm a méter és a másodperc. Ez mind rendelkezésünkre áll. 10^6 Kg a súly, 3,71 x 10^15 m a távolság és 9,81 s a másodpercünk az odaútra. Ez 3,64 * 10^22 J vagy W energiát igényel. Pont ma néztem, hogy egy köbméter gáz 34MJ energiát hozott nekünk januárban, ami azt jelentené, hogy 1,07 x 10^18 köbméter gázra lenne szükségünk, hogy ezt az energiát előállítsuk. Ez kibaszott sok. Hasadó anyagból ennyi energiát előállítani ~ 1 MeV / atommal. 10^6 (M) x 10^-19  (eV) / 10^-27 (U) = 10^14 J / kg energiát nyerünk. A mi energia igényünk ennél (2x) 3,64 x 10^8-szor több, vagyis 364 ezer tonna hasadóanyagot kell hogy magunkkal vigyünk a gyorsulásra és ugyanennyit a lassulásra. Az öröm, hogy fúziós anyagból csak 17 szer kell kevesebb, tehát az gyorsulás-lassulásra szánt mennyiség csak cca 43 ezer tonna. Triciumban és deutérimban mérve, mint a legideálisabb fúziós egyveleg. Tegyük fel, hogy a kapott He4 elhagyja az űrhajót menetközben és ennyivel is könnyebbek leszünk. A szám amit keresünk, mekkora tényleges induló mennyiség kell, hogy felgyorsuljunk a fénysebesség 90%-ig, majd lelassuljunk úgy, hogy nem marad üzemanyagunk. A fenti adatokkal ilyen szám nincs, az egyenletnek nincs megoldása. Megoldása az egyenletrendszerünknek ott lesz, ha a gyorsulást 0,2 g körül maximalizáljuk. Ekkor jön elő az, hogy az adott üzemanyagunk mennyiségénél pár százalékkal több lehet a teljes súlya az űrhajónknak. 1 g-s gyorsulásnál kb mindig 4-5 ször annyi súlyú fúziós üzemanyagra van szükségünk, mint amit valójában tudunk mozgatni. Így ez sem lehet megoldás. 1kg antianyag találkozása 1kg anyaggal 1,8 x 10^17 energiát szabadít fel, ez folyamatos fogyással kb 100-100 tonna antianyagot és anyagot jelentene. Ez már nem hangzik rosszul, sőt. Egyetlen egy gond van, a cern percenként 10^7 protont tud előállítani, ami azt jelenti, hogy egy gramm antihidrogénhez kellene cirka 114 milliárd év. A Nasa 1999-ben 1×10^18 USD-re tette egy gramm előállítását. Mivel nálunk pont ma jelentettek be új költségvetési irányzatot, erre biztosan nem fogunk költeni. Ezzel még odébb vagyunk…. nem kicsit…

No Comments

No comments yet.

RSS feed for comments on this post. TrackBack URI

Sorry, the comment form is closed at this time.

ruldrurd
© AndrewBoy's Blog , Desinged by Stealth Settings
Entries (RSS) and Comments (RSS)