NASA vyzkum moznych prevratnych pohonov kozmickych lodi

Diskusné fórum o novinkách v objavovaní Vesmíru a pokrokoch vo vede a technike.

Moderátor: Moderátori

Užívateľov profilový obrázok
Duro Kotulic Bunta
Príspevky: 1862
Dátum registrácie: St Feb 07, 2007 4:00 pm
Bydlisko: Stupava
Kontaktovať užívateľa:

NASA vyzkum moznych prevratnych pohonov kozmickych lodi

Príspevokod užívateľa Duro Kotulic Bunta » Pi Sep 06, 2013 11:32 pm

Narazil som na velmi zaujimave informacie tykajuce sa serioznych moznosti uplne exotickych druhov pohonu. Konkretne ma zaujali dva vyskumy:

1. Quantum vacuum plasma thruster.
Ide o vynikajucu vec, suvisiacu s tzv. Kazimirovym javom. Ten je znamy uz od roku 1948, ked ho navrhol - prekvapujuco :) - Heindrik Kasimir. Podstata jeho napadu bola zalozena na dosledku Heisenbergovho principu neurcitosti, ktory - ako asi viete - umoznuje vznik parov virtualnych castic a anticastic na isty limitovany a velmi kratky cas. Vakuum je plne takychto virtualnych parov castic, ktore generuju elektromagneticke pole. Inymi slovami, vakuum nie je prazdny priestor, ale je to len najnizsi energeticky stav casopriestoru, ktory je vsak teda plny energie. Dlho sa vsak myslelo, ze kedze tieto elektromagneticke polia a pary sa okamzite stracaju ci spriemeruju na nulu, nebude mozne (s vynimkou extremnych oblasti ako je tesna blizkost ciernych dier, ktore vdaka enormnej gravitacii tieto pary roztrhnu a zrealnia na ukor hmotnosti diery) tuto energiu ci castice ziadnym sposobom vyuzit. Ale aby som sa vratil ku Kasimirovi - ten dostal v roku 1948 ideu, ze ak by sme priblizili velmi blizko dve rovne dosky (napr. kovove), tak v priestore medzi nimi by mohli vznikat pary (resp. i zodpovedajuce elmag vlnenie) iba obmedzenej vlnovej dlzky. Kedze na druhej strane - okolo tych dvoch dosiek - vsak tieto pary vznikaju bez obmedzenia, tlak vonkajsich virtualnych elmag poli bude vacsi nez tlak poli medzi doskami. A teda na dosky zacne posobit zdanlivo pritazliva sila - teda 'len tak', bez naboja, bez dodania energie, jednoducho len z existencie casopriestoru. Bola to velmi exoticka idea, a dlho sa myslelo, ze je to len hypoteticka sila, ktoru sa mozno nikdy nepodari zmerat ci potvrdit. Ale podarilo sa! Sice to trvalo takmer polstorocie, ale v roku 1997 takuto silu v laboratoriu konecne objavili, a jej velkost bola vo vybornej zhode s teoretickym vypoctom.
Ale to su vsetko uz zname veci, hovorim o tom obsirnejsie kvoli tomu, aby bolo zrejme, ze ide o REALNY a potvrdeny jav. A teraz pride to, o com som nevedel - v NASA, konkrente v jej Johnson Space Center existuje clovek, ktory je nadsencom pre medzihviezdne lety (je dokonca clenom podla mna velmi uzitocnej iniciativy Icarus Interstellar, ktoru uz niekolko rokov sledujem). Prave on posunul Heinsenbergov princip a Kazimirov efekt dalej - navrhol jeho konkretne vyuzitie na pohon kozmickych lodi. Velmi zjednodusene a laicky povedane - elektromagneticke vlny tvorene virtualnymi casticami budu sluzit ako pohonna latka.
Najlepsie sa to podla mna da pochopit na nasledujucej (hoci nie uplne presnej) analogii - kazdy vie, ze lod vo vode, alebo este lepsie napr. ponorka, sa dokaze pohybovat vdaka tomu, ze ma lodnu skrutku, pripadne vodne trysky. Lod touto skrutkou naraza do okolitych molekul vody, a posuva ich jednym smerom, pricom vdaka zakonu akcie a reakcie sa lod pohybuje opacnym smerom. Voda (a teda da sa povedat ze i 'vodne vlny') sluzi ako pohonne medium, ktore je vypudzovane zelanym smerom. Lod si nemusi toto medium niest so sebou, ma ho vsade navokol. Lod akurat musi mat so sebou zdroj energie, ktory bude tocit tou skrutkou a energiu odovzdavat okolitemu mediu, aby sa mohla pohybovat vpred.
Lietadla to robia podobne, akurat mediom pre ne su molekuly vzduchu.
Auta tiez - pre ne je danym mediom povrch/molekuly cesty (resp. teleso Zeme), od ktorych sa odrazaju (ktore sa snazia posunut za seba).
Tomuto asi kazdy rozumie.

Problem s kozmickymi lodami je vsak ten, ze tie samozrejme nemaju okolo seba ziadne medium, ziadnu latku v rozumnej hustote, ktoru by mohli za seba nejakou tou 'skrutkou' odsuvat ci od ktorej by sa mohli odrazat a teda hybat sa zelanym smerom. Kozmicke lode si teda toto medium, ktore vypustaju za seba, musia niest vzdy so sebou. A to je klasicky problem - aby sa hybali, musia hybat/prenasat so sebou aj medium, na pohyb ktoreho ale spotrebuju omnoho viac paliva - neprijemne. Uz Ciolkovskij davno tento handicap ciastocne riesil viacstupnovou raketou (pouzite nadoby na medium/palivo sa odhodia a znizi sa tym hmotnost lode), ale napriek tomu je to stale ohromna komplikacia. Vacsina hmotnosti kozmickych lodi je tvorena palivom/mediom, uzitocny naklad tvori vzdy len malu cast, a cim dalej chceme ist, tym mensiu. Uplny rozdiel oproti morskym lodiam, ktore si nenesu medium (vodu) so sebou, ale im staci iba zdroj energie (motor).

No a prave tuto potrebu niest si so sebou hmotnost media, ktore budeme vystrelovat za lod, by vyuzitie virtualnych castic mohlo odburat. Virtualne elektromagneticke vlnenie totiz evidentne vdaka Kazimirovmu javu ma nielen kvantovomechanicke prejavy na mikroskopickej urovni, ale i experimentalne overene MAKROskopicke efekty. Toto elmag vlnenie by mohlo sluzit ako medium, ktore bude mozne 'dtlacat' od lode, a lod teda urychlovat. Nie je to porusenie ziadneho fyzikalneho zakona, pretoze zakon zachovania momentu hybnosti zostava zachovany - je to sice virtualne elmag pole, ale vdaka Kazimirovmu javu vieme jeho homogenitu narusit, tym ho 'zrealnit' aj na makroskopickej urovni a vyuzit na vygenerovanie nenulovej a makroskopicky meratelnej sily. A teda lod sice bude vo 'vakuu' v tom zmysle, ze sa v nom nenachadzaju ziadne realne castice, ale moment hybnosti odovzda zdeformovanemu ('zrealnenemu') virtualnemu elmag polu - podobne, ako lod rozceri (=zdeformuje) a udeli hybnost vode (vytvori vlnenie).

Neviem ci sa mi to podarilo popisat dostatocne zrozumitelne, snad ano. Co je vzrusujuce, je skutocnost, ze NASA uz spravila posledne obdobie i prve experimenty, a tie vyzeraju nadejne - na velmi skromnom prototype sa podarilo vygenerovat malicku silu (radovo miliNewtony). Je to smiesna sila, ktora nepostacuje na pohon nicoho praktickeho, ale je to ohromny impulz do dalsich testov - sila generovana tymto minimotorom je totiz na urovni cca 0.1 Newtonu na kiloWatt. To znamena, ze uz napr. 100 MW reaktor na palube kozmickej lode by generoval velmi slusny tah 10 kN. A to uplne bez media, ktore by bolo potrebne za lod 'vymrstovat', cize lod by bola extremne lahka, a pomer tah/hmotnost lode by bol teda mnohonasobne vyssi nez u dnesnych pohonov. Vacsinu jej vahy by teda mohol tvorit naklad - rovnako ako pri morskych lodiach.

Velmi vzrusujuca moznost. Dalsie experimenty NASA prave uskutocnuje. Som velmi zvedavy ako sa tato zatial velmi realisticka a teoreticky dobre podlozena moznost dalej vyvinie - samozrejme tu vzdy zostava moznost, ze sa nepodari vytvorit velke zariadenie, ktore zreprodukuje vysledky maleho, ale teoria zatial neodhalila prekazky, preco by to nemalo ist.

2. Aby toho nebolo malo, to iste laboratorium uskutocnuje aj dalsi - este zaujimavejsi - experiment podlozeny vzrusujucou teoriou. A to konkretne warp drive. Nesmejte sa, ano, je to ten isty warp drive, ktory pouzivaju v Star Treku :). Aby to nevyzeralo patavedecky - teoriu pre warp drive vyvinul teoreticky fyzik Alcubierre uz pred viacerymi rokmi. Bola to vsak sice pekna a korektna, ale predsa len iba teoreticka moznost deformacie casopriestoru okolo kozmickej lode a jej vyuzitiu na cestovanie zdanlivo nadsvetelnou rychlostou. Teoreticka kvoli tomu, ze na toto zakrivenie by bolo potrebne obrovske mnozstvo energie (skutocne obrovske - napr. pre malicku lod by bolo potrebne zanihilovat cely Jupiter - miziva pravdepodobnost, ze by takyto zdroj energie niekedy malo ludstvo k dispozicii). Takze sice pekna, ale len teoreticka hracka. Az donedavna - clovek z NASA, a to ten isty, co navrhol, teoreticky podlozil a experimentalne overuje kvantovy pohon z bodu 1 (a uz je namieste byt konkretny - vola sa Harold White, ziskal jedno z najcennejsich oceneni od NASA a je sefom jej Advanced Propulsion vyskumu - cize presne ten typ cloveka, ktory ma velku predstavivost, je schopny sa nadchnut pre myslienku a ma otvorenu mysel, ale zaroven dokaze zostat stat na pevnych zakladoch teorie, matematiky a logiky), tak prave tento clovek mal ideu a nasiel mozny sposob, ako dramaticky znizit energiu potrebnu na uskutocnenie Alcubierrovho driveu. Ide o mnohoradove vylepsenie. White sucasne navrhol aj experimentalny setup, ktory by umoznil jeho teoriu potvrdit. Nie je to nic zlozite - ide o interferometer, ktory dokaze zmerat aj extremne male zmeny vzdialenosti pomocou laseroveho luca (je to ten isty prinxip, ktory pouziva aj Einstein@home v jeho LIGO a GEO observatoriach), pricom do drahy jedneho luca umiestni warp zariadenie. Tym nie je nic zlozitejsie ako mala cievka s priemerom 1 cm, ktorou prechadza extremne velky elektricky prud. Taka je idea - extremne silne elektromagneticke pole by mohlo teoreticky zakrivit casopriestor. Tu chcem hned upozornit, ze na rozdiel od Kazimirovho efektu je toto zatial cista teoria nepodlozena experimentalnymi dokazmi. Jej najmenej experimentalne overenym predpokladom je to, ze casopriestor ma viac nez 4 dimenzie. Je to vsak velmi solidna teoria, ktora je znacne konzistentna (viacdimenzionalny priestor je totiz nevyhnutny pre takmer vsetky vyznamne rozsirenia standardnej fyziky, ci uz mikro alebo makrosveta, umoznujuc popisat niektore anomalie v dnesnych experimentoch) a ma velku vyhodu aj v tom, ze je experimentalne testovatelna - a prave to sa White chysta uskutocnit v tomto obdobi. Predbezne vysledky ukazuju moznost, ze pri zapnutom elektrickom prude v cievke sa casopriestor velmi jemne zdeformoval - avsak tento vysledok nie je este overeny, resp. nie je definitivne iste, ci vysledok je statisticky vyznamny oproti sumu a nepresnostiam merania. Na to sa pripravuje upgrade experimentu.

Drzme mu palce, nech sa mu to podari - ak experimenty potvrdia realnost vyuzitia kvantoveho motora, tak napr. pri 100 MW vykone by sme s tymto pohonom boli schopni doletiet na Mars za niekolko dni a kolonizacia okoliteho priestoru bude na dosad. A ak sa podari experimentalne preukazat moznost zakrivenia casopriestoru jednoduchym elektromagntickym polom, tak to bude znamenat moznost v buducnosti vyvinut nadsveteleny pohon, revolucnost coho snad ani radsej nechcem popisovat.

Ale naspat k zemi - obe moznosti su teoreticky a matematicky dobre podlozene, prva dokonca do istej miery uz i experimentalne. Kedze sa vsak vedci pri objavovani na pokraji znalosti vzdy pustaju do neznamych oblasti (where no man has gone before :) ), je vzdy mozne, ze v matematickej teorii im chyba parameter, ktory sa doteraz neprejavil, a ktory moze povodnu ideu (vacsinou) skomplikovat ci dokonca uplne znemoznit.

Vyborne vsak je, ze napady existuju, a ze technlogicke nadsenie pre prienik cloveka do vesmiru nezostalo len v sestdesiatych a sedemdesiatych rokoch 20. storocia, ale neustale pokracuje.
Verme, ze z NASA budeme pocut do niekolkych rokov prevratne novinky, ak nie tykajuce sa priamo bodov 1 a 2 tak aspon nove idei na testovanie...

Live long and prosper, physics! :)
It is by logic that we prove, but by intuition that we discover. [J.H. Poincaré, mathematician]
A man who knows how to be alone is never lonely. [Osho]

Užívateľov profilový obrázok
89421
Príspevky: 127
Dátum registrácie: St Aug 08, 2012 8:29 pm

Re: NASA vyzkum moznych prevratnych pohonov kozmickych lodi

Príspevokod užívateľa 89421 » Ne Sep 08, 2013 8:25 pm

Pockam si na stanovisko k tym pohonom od Aguuuuda ... Je to predsa len vazeny clen fora boinc.sk
Obrázok

Užívateľov profilový obrázok
Hefto99
Príspevky: 749
Dátum registrácie: Ut Feb 06, 2007 12:59 am
Bydlisko: Zürich, Schweiz

Re: NASA vyzkum moznych prevratnych pohonov kozmickych lodi

Príspevokod užívateľa Hefto99 » Po Sep 09, 2013 12:23 pm

89421 napísal:Pockam si na stanovisko k tym pohonom od Aguuuuda ... Je to predsa len vazeny clen fora boinc.sk


Nemaluj certa v Gimpe! (zmodernizovana verzia "Nemaluj certa na stenu" :) ).

Duro Kotulic Bunta napísal:Narazil som na velmi zaujimave informacie tykajuce sa serioznych moznosti uplne exotickych druhov pohonu...


Duro, dik moc za zaujimave info! Snad sa este dozijeme praktickeho vyuzitia. Myslim, ze je to pekna tema na rozsiahlejsi clanocek (teda o technologii, nie ci sa jej dozijeme) :)
Keď nevieš kde si, nemôžeš zablúdiť.
Obrázok

Užívateľov profilový obrázok
H:S
Príspevky: 38
Dátum registrácie: Št Feb 11, 2010 8:08 pm

Re: NASA vyzkum moznych prevratnych pohonov kozmickych lodi

Príspevokod užívateľa H:S » So Sep 21, 2013 1:34 pm

Wow, myslim, ze se kazdym dnem me priority zacinaji posunovat bliz k "nenechat se v nasledujicich 20 letech prejet autem, abych to vsechno mohl spatrit v akci". :)

O Alcubierre drive jsem slysel poprve asi pred rokem a fascinovala me uz jenom ta moznost, ze by neco takoveho vubec mohlo byt realne. O par mesicu pozdeji se objevila zpravicka o tom, ze nekdo prisel na zpusob, jak drasticky snizit puvodne extremni energeticke naroky, ale i pres to zustavaji prilis vysoke na to, aby melo smysl v nejblizsi dobe vubec uvazovat o realnem uplatneni. A ted najednou Duro pise, ze to co pro me byla pred rokem naprosto nedosazitelna science-fiction, uz zacina byt testovano na interferometrech.. Kdyby se k tomu v budoucnu pridaly nektere z tech malych a levnych fuznich reaktoru zminenych v clanku z vedlejsiho threadu, mohlo by to byt docela zajimave. No, nestiham zasnout... :)

Podobne s tim pohonem, ktery by nevyzadoval tahat s sebou nadrze plne ruznych nesmyslu -- asi pred pul rokem jsem narazil na jiny system, ktery take sliboval neco podobneho -- EmDrive. Uz samotny clanek ale popisuje ruzne nesrovnalosti a kdyz se k tomu pridala spousta kritiky z diskuse na Slashdotu, ztratil jsem veskere iluze o tom, ze by neco takoveho vubec mohlo byt mozne. A vida, ono to nakonec mozna precejen pujde.

Kazdopadne diky za info. Skvela motivace pokracovat dal a dal ve studiu -- cim vic se toho naucim, tim lip si pak budu moct prvni vysledky podobnych prelomovych technologii vychutnat. :)

Užívateľov profilový obrázok
Duro Kotulic Bunta
Príspevky: 1862
Dátum registrácie: St Feb 07, 2007 4:00 pm
Bydlisko: Stupava
Kontaktovať užívateľa:

Re: NASA vyzkum moznych prevratnych pohonov kozmickych lodi

Príspevokod užívateľa Duro Kotulic Bunta » Ne Sep 22, 2013 10:41 am

Martin, som rad, ze ta informacia potesila a inspirovala, ta tvoja prva veta velmi dobre vystihuje aj moj pristup, meriam plynutie casu vyznamnymi objavmi - moj najblizsi vacsi a realisticky ciel je dozit sa misie na Jupiterovu Europu. :)

O emDrive som pred casom cital, ale je to s najvacsou pravdepodobnostou chyba vo vypoctoch, autor tvrdi, ze neporusuje zakon zachovania momentu hybnosti, ale jeho vzorce tomu nenasvedcuju.
V tom je prave rozdiel od quantum thrustera - tam sa moment hybnosti preukazatelne neporusuje. Otazka samozrejme je, ci skutocne je mozne kazimirov efekt pouzit aj dynamicky, ale je to kazdopadne pristup o dva levely serioznejsie podlozeny nez emDrive. Nemusi to este vyjst, ale kedze prvy experiment mal pozitivne vysledky a teoria je velmi solidna a realisticka, je ovela vacsia pravdepodobnost (hoci samozrejme mensia nez 100%), ze to nakoniec bude mozne.

S warp drivom je pravdepodobnost nizsia - kedze znizenie narokov na potrebnu energu je zalozene na existencii vyssich dimenzii (ktore su nevyhnutne napr. v teorii superstrun a v takmer kazdom dalsom rozsireni standard modelu, ktory je dnes uz preukazatelne nedostatocny), je na tom v podstate vynimocne to, ze experiment bude zaujimavym pokusom o potvrdenie dosledku existencie tychto dimenzii. Ak to bude neuspesne, bude to negativna skusenost, ale - dobre znama vec - aj kazda negativna skusenost ma pri mapovani vedomosti takmer rovnako dolezity vyznam ako pozitivne objavy.
Kedze vo vypoctoch chyba nie je, vedci su podla mna povinni preskumat, ci predpoklady (v tomto pripade vaznymi dovodmi predpokladana existencia vyssich dimenzii a ich dopad na naroky na negativnu energiu) su realisticke.

Viacero vedcov kritizuje NASA, ze podporuje takyto vyskum, ale podla mna to je velmi dobra aktivita -ako sa vyjadril aj sef divizie NASA, tento vyskum stoji malo penazi (su to easy experimenty), a pritom potencialny prospech v pripade uspechu je obrovsky - a to odovodnuje, preco je vhodne sa tomu venovat.
Myslim, ze kritici tohoto pristupu nevedia celkom odhadnut hranicu medzi naivnymi patavedcami a dostatocne odvaznymi badatelmi, ktori sa neboja pustit sa aj trocha dalej za hranicu aktualneho poznania ako je bezne.
Okrem toho, je to dobre aj z hladiska propagacie vedy - takyto vyskum zaplni aj stranky medii, a tomuto ludia rozumeju, netreba nic vysvetlovat, kazdy fanusik sci-fi hned zhruba vie, co je to warp drive, alebo presnejsie na co sluzi...

Tak teda tesme sa, ci niektory experiment da pozitivne vysledky, alebo nie. Ako som pisal- ked sa ukaze, ze su to slepe ulicky, budu urcite dalsie idei, a raz sa niektora moze potvrdit. O tom je predsa veda.. :)

Este dodatok - blizsie pekne spracovane info:
http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_va ... a_thruster
http://en.wikipedia.org/wiki/White%E2%8 ... rferometer

a vseobecnejsi: http://en.wikipedia.org/wiki/Warp-field_experiments
It is by logic that we prove, but by intuition that we discover. [J.H. Poincaré, mathematician]
A man who knows how to be alone is never lonely. [Osho]


Návrat na "Pokroky vo výskume vesmíru"

Kto je prítomný

Užívatelia prezerajúci toto fórum: Žiadny pripojení užívatelia a 1 neregistrovaný