Polttoaineetonta avaruusmatkustamista?

Seuraa 
Viestejä2644
Liittynyt4.10.2005

Kun ajattelee että ihmiskunta haluais matkustaa pitkiä matkoja niin polttoainetta pitäis olla tosi isot määrät.
Olisikin kiva tietää että onko mahdollista nyt tai tulevaisuudessa se että keksitään jokin muu keino tai tekniikka jolloinka polttoainetta ei tarvita vaan alus saadaan liikkumaan ufomaisella tavalla. Voiskohan fysiikanlakeja jetkuttaa/hyödyntää ja matkustaa revoluutiomaisella teknologialla?

Halki, poikki, pinoon - pois mielestä.

Sivut

Kommentit (39)

offmind
Seuraa 
Viestejä14577
Liittynyt19.8.2008
deep'n'dark
Kun ajattelee että ihmiskunta haluais matkustaa pitkiä matkoja niin polttoainetta pitäis olla tosi isot määrät.
Olisikin kiva tietää että onko mahdollista nyt tai tulevaisuudessa se että keksitään jokin muu keino tai tekniikka jolloinka polttoainetta ei tarvita vaan alus saadaan liikkumaan ufomaisella tavalla. Voiskohan fysiikanlakeja jetkuttaa/hyödyntää ja matkustaa revoluutiomaisella teknologialla?

http://en.wikipedia.org/wiki/Alcubierre_drive
Tuossa on yksi kikka kakkonen. Tarvitsee vain taivuttaa sopivasti aika-avaruutta aluksen edessä ja takana.

Tekniset haasteet tosin taitavat olla ihan kohtuulliset

“He was a dreamer, a thinker, a speculative philosopher...or, as his wife would have it, an idiot.” Douglas Adams

deepndark
Seuraa 
Viestejä2644
Liittynyt4.10.2005
offmind
deep'n'dark
Kun ajattelee että ihmiskunta haluais matkustaa pitkiä matkoja niin polttoainetta pitäis olla tosi isot määrät.
Olisikin kiva tietää että onko mahdollista nyt tai tulevaisuudessa se että keksitään jokin muu keino tai tekniikka jolloinka polttoainetta ei tarvita vaan alus saadaan liikkumaan ufomaisella tavalla. Voiskohan fysiikanlakeja jetkuttaa/hyödyntää ja matkustaa revoluutiomaisella teknologialla?

http://en.wikipedia.org/wiki/Alcubierre_drive
Tuossa on yksi kikka kakkonen. Tarvitsee vain taivuttaa sopivasti aika-avaruutta aluksen edessä ja takana.

Tekniset haasteet tosin taitavat olla ihan kohtuulliset




Mielekiintoista - toivottavasti tää teoria poikii tulosta vielä jokin päivä.

Halki, poikki, pinoon - pois mielestä.

Vierailija

Aurinkopurjeella pääsee nykyään ilman polttoainetta. Energiatihein polttoaine taas on antimateria. Sitä kun vähän heittää höyrypannuun niin kyllä lähtee.

Hannu Tanskanen
Seuraa 
Viestejä8848
Liittynyt26.3.2009

Valitettavasti muuta keinoa kuin Wanha Kunnon Isaac Newton ei ole vielä keksitty avaruudessa liiikkumiseen, eli jotain on heiteltävä pois, että saadaan kulkemiseen tarvittava vastavaikutus eli re-aktio. Kaikki "madonrei´ät" ja antipainovoimat sun muut ovat vain scifi-satuilijoiden päässä.

Eikä energia yksin riitä, vaikka olisi äärimmäinenkin fysiikan tuntema "polttoaine" eli antimateria, pitää olla suihkutettavaa massaa eli propellanttia ja sen määrä aina rajoittaa matkailua,
mitä suurempaan nopeuteen (=käytännössä kuumemmaksi, ioniraketinkin ionien nopeus edustaa lämpötilaa) se saadaan, sen parempi, impulssi on suoraan verrannollinen nopeuden toiseen potenssiin ja kääntäen verrannollinen molekyylipainon kuutiojuureen, eli mitä pienemmät ionit, sen parempi, vety luonnollisesti paras.

Aurinkopurje on kovin kiistelty metodi, jopa teoriana ja joka tapauksessa se toimisi kunnolla vain aurinkoa lähellä olevilla radoilla (aiheesta Tuorlassa muutama vuosi sitten tehty väikkäri, Vladislav Koblev). Aurinkokunnasta poistuminen vaatisi Maan halkaisijan kokoisen peilin ( 12 000 km diam) ja laserin, joka tarvitsisi koko maailmasta löytyvän sähkötehon.
Auringon säteilypaine Maan radalla on noin 9 Newtonia eli karheasti kilopondin neliökilometrin kokoiselle purjeelle.

Yhdellä ainoalla teoreettisesti mahdollisella metodilla ohitettaisiin propellantin riittävyys, nk. Bussardin ramjetillä, jossa magneettikenttä kerää avaruuden harvoja vetyatomeja fuusioreaktorin polttoaineeksi. Matkaa voitaisiin jatkaa rajattomasti ja vain mukavalla yhden g:n kiihtyvyydellä, eli sama kuin seisoisi kotipihalla, saavutettaisiin vain 30 vuodessa Linnunradan keskusta. Maassa tosin olisi tällöin Einsteinin mukaan mennyt n. 30 000 vuotta, joten sukulaisille, ehkä koko ihmisrodulle, joutuisi jättämään hyvästit.

Kirjoitin tästä aikanaan laajan artikelin TM:aan, valitettavasti minulla ei ole siitä enää pdf:aa !

Vierailija

Systeemin sisäiseen kulkemiseen sopii heliogyro, eli aurinkokopteri. Kymmenkunta äärikevyttä kilometriluokan siipeä, jotka on kiinnitetty varsinaiseen pieneen alukseen. Pyöriessään niiden keskipakoisvoima aiheuttaa niiden avautumisen ja yhdessä ne muodostavat täysin kontrolloitavan aurinkopurjeen ja koska jokaista siipeä ja sen kulmaa voitaisiin säädellä, se voisi kulkea minne tahansa aurinkokunnassa.

Tähtien väliseen matkustukseen jatkuvakiihdytteinen hiukkaskiihdytinmoottireilla varustettu suhteellisuusgeneraattori yhdistettynä SM-kentän laajuiseen aurinkopaneeliin voisi toimia.

Hiukkaskiihdytin moottori työntäisi elektronin ulos aluksen perästä suhteellisilla nopeuksilla. Tällöin elektronin näennäinen massa, eli liike-energia, kasvaisi ja aluksen saama kiihtyvyys siten suurempi, kuin elektronin massa sinällään antaisi olettaa.

Suhteellisuusgenraattori puolestaan luo massan itse, E=mc² periaatteella. Eli voimakkaat laserit luovat singulariteetti ilmiön ja saatu massa on tietenkin m=c²/E muotoa. Elektronin luominen on nykytiedoilla helpointa ja koska niillä on varaus ne on myöskin helpointa syöttää hiukkaskiihdyttimeen.

Kaikkeen tähän menee energiaa ja sitä varten tarvitaan koko SM-kentän leveydelllä toimiva aurinkopaneeli aluksen keulaan kerämään avaruuden taustasäteilyä. Hitailla nopeuksilla saatu energia on tietysti mitätöntä, koska taustasäteilyn lämpötila on vain muutaman kelvinin, mutta jälleen suhteellisuusteoria pelastaa. Kun aluksen nopeus kasvaa suhteellisille nopeuksille, suhteellisuusdoppler astuu peliin mukaan. Tällöin alusta vastaan saapuva kylmä taustasäteily siirtyy kokoajan energisempään suuntaan aina gammasäteilyn taajuuksille ja teoreettisesti aliatomisille taajuksille asti. Mitä nopeammin kuljet, sen enemmän energiaa keräät ja sitä nopeammin voit kiihdyttää.

Tarpeeksi nopea alus ja voit rakentaa vaikka höyryvoimalan aluksen keulaan ja se toimisi hienosti.

Mikään tästä ei ole nykyisten testattujen teorioiden vastaista.

Vierailija
Hannu Tanskanen

Yhdellä ainoalla teoreettisesti mahdollisella metodilla ohitettaisiin propellantin riittävyys, nk. Bussardin ramjetillä, jossa magneettikenttä kerää avaruuden harvoja vetyatomeja fuusioreaktorin polttoaineeksi. Matkaa voitaisiin jatkaa rajattomasti ja vain mukavalla yhden g:n kiihtyvyydellä, eli sama kuin seisoisi kotipihalla, saavutettaisiin vain 30 vuodessa Linnunradan keskusta. Maassa tosin olisi tällöin Einsteinin mukaan mennyt n. 30 000 vuotta, joten sukulaisille, ehkä koko ihmisrodulle, joutuisi jättämään hyvästit.

Kirjoitin tästä aikanaan laajan artikelin TM:aan, valitettavasti minulla ei ole siitä enää pdf:aa !





Oikeastaan, kun puhutaan aineen kiihtyvyyssuhteista, niin sillä ei ole mitään tekemistä ihmisiän kanssa.

Se on vain yksi tapa kuvata aineeseen sidoksissa olevaa ajan suhdetta.

Hannu Tanskanen
Seuraa 
Viestejä8848
Liittynyt26.3.2009

"Harrastelija-ajattelija",

Kuulostaa kyllä kovin ikiliikkujalta, nuo "voimakkaat laserit" jotka luovat singulariteetin vaatinevat uskomattomia energioita,
mistä ne tulevat (jos oikein ymmärsin) ? Ja onko relativistinen
"massa" todella inertoivaa massaa, eli edustaako se todella impulssissa suurempaa kuin elektronin massaa ? Minä ymmärrän, että tuo näennäinen massan kasvu relativistisilla nopeuksilla on vain ajan litistymisen luoma illusitoorinen massa, ei todellinen.

Vierailija
Hannu Tanskanen
"Harrastelija-ajattelija",

Kuulostaa kyllä kovin ikiliikkujalta, nuo "voimakkaat laserit" jotka luovat singulariteetin vaatinevat uskomattomia energioita,
mistä ne tulevat (jos oikein ymmärsin) ? Ja onko relativistinen
"massa" todella inertoivaa massaa, eli edustaako se todella impulssissa suurempaa kuin elektronin massaa ? Minä ymmärrän, että tuo näennäinen massan kasvu relativistisilla nopeuksilla on vain ajan litistymisen luoma illusitoorinen massa, ei todellinen.




Kuten mainittua, energia kerätään avaruuden taustasäteilystä. Eli sama idea kuin aurinkopaneelissa. Käytetään säteilyenergiaa.

Mitä taas tulee ikiliikkujaan, niin E=mc² tarkoittaa, että massa on energiaa ja siten mitään ei rikota teoreettisesti.

Olet tietenkin oikeassa siinä, että massan kasvu on näennäistä. Mutta on otettava huomioon, että liike-energia, joka elektroniin syötetään on todellinen. Siispä jokainen joule, jonka hiukkaskiihdyttimen magneetit syöttävät elektroniin aiheuttavat yhtä suuren, mutta vastakkaisen voiman jota voidaan käyttää aluksen liikuttamiseen. Elektronin saama liike-energia on siis pääosassa ja siten suhteellinen aikadillaatio, eli näennäinen massan kasvu aiheuttaa todellista kiihtyvyyttä alukselle.

Vierailija

Eipä siihen etenemiseen avaruudessa energiaa tarvita. Kun vauhtiin on päästy niin matka jatkuu kun ei vastustavia voimia ole. Lähinnä energiaa tarvitaan siis ohjaamiseen (jonka tarvetta voi vähentää suunnittelemalla reitti viisaasti) ja aluksen lämmittämiseen, elektroniikkaan ja sen sellaiseen. Siksi tuo aurinkopurje onkin ihan kätsy, koska sillä tosiaan saisi sen alkuvauhdin, jota ei tarvitse samalla tavalla ylläpitää kuin vaikkapa autolla ajellessa. En usko että tuo energian riittävyys on todellakaan ongelmista se suurin kun mietitään pitkää matkustamista.

EDIT:
Tai no joo, kyllähän nuo pakonopeudet on aika suuria.. Ei se ihan niin helppoa olekaan kuin ensin ajattelin. Mutta jos päästäis galaksijoukon ulkopuolelle niin sitten.

EDIT2:
Vetäydyn keskustelusta ja annan viisaampien jatkaa, please ignore.

Hannu Tanskanen
Seuraa 
Viestejä8848
Liittynyt26.3.2009

Mutta mutta ...

Kerätäksesi säteilyenergiaa kosmisen tausta 2,7 Kelvinistä sinun
pitää olla kylmempi, esim. musta aukko, jonka massa on yli Merkuriuksen massan, jonka painoinen aukko on juuri tuon lämpöinen ja säteilytasapainossa taustan kanssa. Tai, päästäänhän tietenkin He3:a magneettipumppauksella käyttäen alle tuon. Katsos, periaatehan on sama kuin "aurinkopurjeessa", jonka tulee olla musta toisin kuin yleensä luullaan (Koblik vahvistaa tämän väikkärissään) ja silloinkin se saa impulssia fotoneista vain niin kauan kuin sen lämpötila on alempi kuin mitä tuleva säteily edustaa. Siis taas törmäämme termodynamiikan toiseen. Jenkkien aurinkopurjeprojektin vetäjä (Thomas Goldin, homman kriitikon oppilas) väittää, ettei TD2 toimi säteilyfysiikassa, mutta uskoako tuota .. ?

Vierailija

Hannu, et lukenut alkuperäistä tarpeeksi tarkasti.

On totta, että taustasäteily on aivan liian kylmää ja siten vähäenergistä ollakseen hyvä energialähde... Normaalinopeuksilla.

Mutta kun päästään suhteellisille nopeuksille, tilanne on aivan toinen. Suhteellisuusdoppler nimittäin pätee myös taustasäteilylle. Eli jos nopeus lähestyy valonnopeutta, taustasäteilyn taajuus ja siten havaittu energiapitoisuus kasvaa goemetrisesti.

Tarpeeksi lähelle valonnopeutta ja suurin onglema estää alusta sulamasta vastaantulevassa gammasäteilyssä.

Vierailija

Relativistiselle rajalle täytyisi joka tapauksessa ensin päästä. Että saisit avaruusaluksen (jolle massaa tulee väkisin tolkuttomasti) kulkemaan edes 10% valonnopeudesta niin saisit tehdä keskisuuren luokan ihmeen. Ja jos onnistuisit niin taitaisi se alus hajota aika äkkiä ensimmäisen kiven murikan tullessa vastaan..

Kommentoimpa näköjään sittenkin vaikka muuta väitin..

Vierailija
Joza
Relativistiselle rajalle täytyisi joka tapauksessa ensin päästä. Että saisit avaruusaluksen (jolle massaa tulee väkisin tolkuttomasti) kulkemaan edes 10% valonnopeudesta niin saisit tehdä keskisuuren luokan ihmeen. Ja jos onnistuisit niin taitaisi se alus hajota aika äkkiä ensimmäisen kiven murikan tullessa vastaan..

Kommentoimpa näköjään sittenkin vaikka muuta väitin..




Olet tietenkin täysin oikeassa, mutta toisaalta nuo ovat teknisiä, eivät teoreettisia ongelmia. Ne voivat osoittautua ylittämättömiksi esteiksi, mutta siinä on kyse insinööritaidosta, ei fysiikan perusteista (no, materiaalitekniikkaa lukuunottamatta).

Periaatteellisesti olen siis silti sitä mieltä, että polttoaineeton matkustus olisi teoreettisesti mahdollista.

jesper
Seuraa 
Viestejä622
Liittynyt4.3.2009

Eihän sitä polttoainetta tarvita, sen jälkeen kun on liikkeelle päästy. Kun päästään irti maan vetovoimasta, niin sen jälkeen mennään itsestään. Hitaasti edeten kyllä päästään vaikka kuinka kauas. Jarruttamiseen sitä polttoainetta kuitenkin taas tarvitaan, eihän sitä viitsi täysillä rysäyttää vieraan planeetan pinnalle.

Heed not my earthly lot, for it hath little of earth in it.
- Edgar Allan Poe

Hannu Tanskanen
Seuraa 
Viestejä8848
Liittynyt26.3.2009

Heh ... "harrastelija-ajattelija", kyllä tuo nyt meni minun oppimani fysiikan ohi ... saadaksesi jonkin massallisen kappaleen relativistisiin nopeuksiin tarvitsisit älyttömän paljon energiaa ja se Doppler-siirtymähän taustasäteilyä vastaan tulisi juuri tuosta nopeudesta, eli ei energiaa tyhjästä syntyisi, kuten termodynamiikan ensimmäinen lakikin sanoo. Mutta, voihan olla, etten vain ymmärtänyt hienoa ajatustasi ?

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat