7 космических двигателей будущего

Современные ракетные двигатели неплохо справляются с задачей выведения техники на орбиту, но совершенно непригодны для длительных космических путешествий. Поэтому уже не первый десяток лет ученые работают над созданием альтернативных космических двигателей, которые могли бы разгонять корабли до рекордных скоростей. Давайте рассмотрим семь основных идей из этой области.

EmDrive

Чтобы двигаться, надо от чего-то оттолкнуться – это правило считается одним из незыблемых столпов физики и космонавтики. От чего конкретно отталкиваться – от земли, воды, воздуха или реактивной струи газа, как в случае ракетных двигателей, – не так важно.

Хорошо известен мысленный эксперимент: представьте, что космонавт вышел в открытый космос, но трос, связывающий его с кораблем, неожиданно порвался и человек начинает медленно улетать прочь. Все, что у него есть, – это ящик с инструментами. Каковы его действия? Правильный ответ: ему нужно кидать инструменты в сторону от корабля. Согласно закону сохранения импульса, человека отбросит от инструмента ровно с той же силой, с какой и инструмент от человека, поэтому он постепенно будет перемещаться по направлению к кораблю. Это и есть реактивная тяга – единственный возможный способ двигаться в пустом космическом пространстве. Правда, EmDrive, как показывают эксперименты, имеет некоторые шансы это незыблемое утверждение опровергнуть.

Создатель этого двигателя – британский инженер Роджер Шаер, основавший собственную компанию Satellite Propulsion Research в 2001 году. Конструкция EmDrive весьма экстравагантна и представляет собой по форме металлическое ведро, запаянное с обоих концов. Внутри этого ведра расположен магнетрон, излучающий электромагнитные волны, – такой же, как в обычной микроволновке. И его оказывается достаточно, чтобы создавать очень маленькую, но вполне заметную тягу.

Сам автор объясняет работу своего двигателя через разность давления электромагнитного излучения в разных концах «ведра» – в узком конце оно меньше, чем в широком. Благодаря этому создается тяга, направленная в сторону узкого конца. Возможность такой работы двигателя не раз оспаривалась, но во всех экспериментах установка Шаера показывает наличие тяги в предполагаемом направлении.

В числе экспериментаторов, опробовавших «ведро» Шаера, такие организации, как NASA, Технический университет Дрездена и Китайская академия наук. Изобретение проверяли в самых разных условиях, в том числе и в вакууме, где оно показало наличие тяги в 20 микроньютонов.

Это очень мало относительно химических реактивных двигателей. Но, учитывая то, что двигатель Шаера может работать сколь угодно долго, так как не нуждается в запасе топлива (работу магнетрона могут обеспечивать солнечные батареи), потенциально он способен разгонять космические корабли до огромных скоростей, измеряемых в процентах от скорости света.

Чтобы полностью доказать работоспособность двигателя, необходимо провести еще множество измерений и избавиться от побочных эффектов, которые могут порождаться, к примеру, внешними магнитными полями. Однако уже выдвигаются и альтернативные возможные объяснения аномальной тяги двигателя Шаера, которая, в общем-то, нарушает привычные законы физики.

К примеру, выдвигаются версии, что двигатель может создавать тягу благодаря взаимодействию с физическим вакуумом, который на квантовом уровне имеет ненулевую энергию и заполнен постоянно рождающимися и исчезающими виртуальными элементарными частицами. Кто в итоге окажется прав – авторы этой теории, сам Шаер или другие скептики, мы узнаем в ближайшем будущем.

Солнечный парус

Как говорилось выше, электромагнитное излучение оказывает давление. Это значит, что теоретически его можно преобразовывать в движение – например, с помощью паруса. Аналогично тому, как корабли прошлых веков ловили в свои паруса ветер, космический корабль будущего ловил бы в свои паруса солнечный или любой другой звездный свет.

Проблема, однако, в том, что давление света крайне мало и уменьшается с увеличением расстояния от источника. Поэтому, чтобы быть эффективным, такой парус должен иметь очень малый вес и очень большую площадь. А это увеличивает риск разрушения всей конструкции при встрече с астероидом или другим объектом.

Попытки строительства и запуска солнечных парусников в космос уже имели место – в 1993 году тестирование солнечного паруса на корабле «Прогресс» провела Россия, а в 2010 году успешные испытания по пути к Венере осуществила Япония. Но еще ни один корабль не использовал парус в качестве основного источника ускорения. Несколько перспективнее в этом отношении выглядит другой проект – электрический парус.

Электрический парус

Солнце излучает не только фотоны, но также и электрически заряженные частицы вещества: электроны, протоны и ионы. Все они формируют так называемый солнечный ветер, ежесекундно уносящий с поверхности светила около одного миллиона тонн вещества.

Солнечный ветер распространяется на миллиарды километров и ответственен за некоторые природные явления на нашей планете: геомагнитные бури и северное сияние. Земля от солнечного ветра защищается с помощью собственного магнитного поля.

Солнечный ветер, как и ветер воздушный, вполне пригоден для путешествий, надо лишь заставить его дуть в паруса. Проект электрического паруса, созданный в 2006 году финским ученым Пеккой Янхуненом, внешне имеет мало общего с солнечным. Этот двигатель состоит из нескольких длинных тонких тросов, похожих на спицы колеса без обода.

Благодаря электронной пушке, излучающей против направления движения, эти тросы приобретают положительный заряженный потенциал. Так как масса электрона примерно в 1800 раз меньше, чем масса протона, то создаваемая электронами тяга не будет играть принципиальной роли. Не важны для такого паруса и электроны солнечного ветра. А вот положительно заряженные частицы – протоны и альфа-излучение – будут отталкиваться от тросов, создавая тем самым реактивную тягу.

Хотя эта тяга будет примерно в 200 раз меньше, чем таковая у солнечного паруса, проект заинтересовал Европейское космическое агентство. Дело в том, что электрический парус гораздо проще сконструировать, произвести, развернуть и эксплуатировать в космосе. Кроме того, с помощью гравитации парус позволяет также путешествовать к источнику звездного ветра, а не только от него. А так как площадь поверхности такого паруса гораздо меньше, чем у солнечного, то для астероидов и космического мусора он уязвим куда меньше. Возможно, первые экспериментальные корабли на электрическом парусе мы увидим уже в следующие несколько лет.

Ионный двигатель

Поток заряженных частиц вещества, то есть ионов, излучают не только звезды. Ионизированный газ можно создать и искусственно. В обычном состоянии частицы газа электрически нейтральны, но, когда его атомы или молекулы теряют электроны, они превращаются в ионы. В общей своей массе такой газ все еще не имеет электрического заряда, но его отдельные частицы становятся заряженными, а значит, могут двигаться в магнитном поле.

В ионном двигателе инертный газ (обычно используется ксенон) ионизируется с помощью потока высокоэнергетических электронов. Они выбивают электроны из атомов, и те приобретают положительный заряд. Далее получившиеся ионы ускоряются в электростатическом поле до скоростей порядка 200 км/с, что в 50 раз больше, чем скорость истекания газа из химических реактивных двигателей. Тем не менее современные ионные двигатели обладают очень маленькой тягой – около 50–100 миллиньютонов. Такой двигатель не смог бы даже сдвинуться со стола. Но у него есть серьезный плюс.

Большой удельный импульс позволяет значительно сократить расходы топлива в двигателе. Для ионизации газа используется энергия, полученная от солнечных батарей, поэтому ионный двигатель способен работать очень долго – до трех лет без перерыва. За такой срок он успеет разогнать космический аппарат до скоростей, которые химическим двигателям и не снились.

Ионные двигатели уже не раз бороздили просторы Солнечной системы в составе различных миссий, но обычно в качестве вспомогательных, а не основных. Сегодня как о возможной альтернативе ионным двигателям все чаще говорят про двигатели плазменные.

Плазменный двигатель

Если степень ионизации атомов становится высокой (порядка 99%), то такое агрегатное состояние вещества называется плазмой. Достичь состояния плазмы можно лишь при высоких температурах, поэтому в плазменных двигателях ионизированный газ разогревается до нескольких миллионов градусов. Разогрев осуществляется с помощью внешнего источника энергии – солнечных батарей или, что более реально, небольшого ядерного реактора.

Горячая плазма затем выбрасывается через сопло ракеты, создавая тягу в десятки раз большую, чем в ионном двигателе. Одним из примеров плазменного двигателя является проект VASIMR, который развивается еще с 70-х годов прошлого века. В отличие от ионных двигателей, плазменные в космосе еще испытаны не были, но с ними связывают большие надежды. Именно плазменный двигатель VASIMR является одним из основных кандидатов для пилотируемых полетов на Марс.

Термоядерный двигатель

Укротить энергию термоядерного синтеза люди пытаются с середины ХХ века, но пока что сделать это так и не удалось. Тем не менее управляемый термоядерный синтез все равно очень привлекателен, ведь это источник громадной энергии, получаемой из весьма дешевого топлива – изотопов гелия и водорода.

В настоящий момент существует несколько проектов конструкции реактивного двигателя на энергии термоядерного синтеза. Самой перспективной из них считается модель на основе реактора с магнитным удержанием плазмы. Термоядерный реактор в таком двигателе будет представлять собой негерметичную цилиндрическую камеру размером 100–300 метров в длину и 1–3 метра в диаметре. В камеру должно подаваться топливо в виде высокотемпературной плазмы, которая при достаточном давлении вступает в реакцию ядерного синтеза. Располагающиеся вокруг камеры катушки магнитной системы должны удерживать эту плазму от контакта с оборудованием.

Зона термоядерной реакции располагается вдоль оси такого цилиндра. С помощью магнитных полей экстремально горячая плазма проистекает через сопло реактора, создавая огромную тягу, во много раз большую, чем у химических двигателей.

Двигатель на антиматерии

Все окружающее нас вещество состоит из фермионов – элементарных частиц с полуцелым спином. Это, к примеру, кварки, из которых состоят протоны и нейтроны в атомных ядрах, а также электроны. При этом у каждого фермиона есть своя античастица. Для электрона таковой выступает позитрон, для кварка – антикварк.

Античастицы имеют ту же массу и тот же спин, что и их обычные «товарищи», отличаясь знаком всех остальных квантовых параметров. Теоретически античастицы способны составлять антивещество, но до сих пор нигде во Вселенной антивещество зарегистрировано не было. Для фундаментальной науки является большим вопросом, почему его нет.

Но в лабораторных условиях можно получить некоторое количество антивещества. К примеру, недавно был проведен эксперимент по сравнению свойств протонов и антипротонов, которые хранились в магнитной ловушке.

При встрече антивещества и обычного вещества происходит процесс взаимной аннигиляции, сопровождаемый выплеском колоссальной энергии. Так, если взять по килограмму вещества и антивещества, то количество выделенной при их встрече энергии будет сопоставимо со взрывом «Царь-бомбы» – самой мощной водородной бомбы в истории человечества.

Причем значительная часть энергии при этом выделится в виде фотонов электромагнитного излучения. Соответственно, возникает желание использовать эту энергию для космических перемещений путем создания фотонного двигателя, похожего на солнечный парус, только в данном случае свет будет генерироваться внутренним источником.

Но чтобы эффективно использовать излучение в реактивном двигателе, необходимо решить задачу создания «зеркала», которое было бы способно эти фотоны отразить. Ведь кораблю каким-то образом надо оттолкнуться, чтобы создать тягу.

Никакой современный материал попросту не выдержит рожденного в случае подобного взрыва излучения и моментально испарится. В своих фантастических романах братья Стругацкие решили эту проблему путем создания «абсолютного отражателя». В реальной жизни ничего подобного пока сделать не удалось. Эта задача, как и вопросы создания большого количества антивещества и его длительного хранения, – дело физики будущего.

Источник

Ключевые слова:

Электромагнитные поля Галактики; Магнитная левитация; Звездолет; Сила Лоренца; Зависимость массы от скорости; Перераспределение зарядов на поверхности

Тема межзвездных перелетов остается актуальной с учетом ограниченности земных ресурсов, перенаселенности планеты, демографических, социополитических и экологических проблем на планете. В данной статье представлено конструктивное решение по созданию космического корабля, движущегося с ускорением с опорой на электромагнитные поля Солнечной системы и Галактики. Ранее подобные конструкции приводились в работах Лемешко А.В.[6], Гайдука А.Н.[7,8], однако не были представлены в рецензируемых научных журналах.

Метод решения

Как известно[4], Земля имеет магнитное поле с индукцией (это усредненное значение, в разных местах планеты оно несколько отличается). Магнитное поле имеет также Солнце: солнечная система и Галактика (усредненное значение: ).

Возникает идея создание космолета с опорой на магнитные поля планет/звездных систем/галактики.

Пусть имеем некую диско образную радио модель звездолета массой 0.1кг и полезным диаметром контура 0.1м.

Расположим проводник с током по контуру [ Рис. 1 ]:

— вектор магнитной индукции , — сила Лоренца , (1) — участок проводника с током, закрытый ферромагнетиком, (2) — проводник с током.

Таким образом, получим силу Лоренца, направленную ‘вверх’, что при определенной величине силы тока позволит нашему космолету левитировать в магнитном поле Земли/двигаться в космическом пространстве.

Вращая контур с Рис. 1 в плоскости, перпендикулярной вектору магнитной индукции B , получим возможность получения произвольного вектора ускорения, однако лишь в плоскости, перпендикулярной вектору магнитной индукции B . В двух остальных координатных плоскостях ускорение получить не удастся.

Рассчитаем минимально необходимую силу тока для левитации в магнитном поле Земли.

Сила Лоренца[1]: — сила Ньютона (гравитации)

Отсюда:

Для вертикального ускорения в , соответственно, должна быть сила ток а .

При такой силе тока и при равномерном ускорении в через одни сутки при нулевой начальной скорости получим скорость космолета равную:

Проведем те же самые расчеты для магнитного поля за пределами Солнечной системы (магнитного поля Галактики и усредненной величиной индукции ).

Силу Ньютона (гравитации) Галактики в этом случае условно возьмем равной нулю, что в общем случае не так.

Тогда для достижения равномерного ускорения в необходима сила тока по контуру:

или 10 миллиардов Ампер.

Получить такую силу тока можно, к примеру, взяв 100 тысяч параллельных проводников по . В открытом космосе возможно использовать сверхпроводники.

При нулевой начальной скорости скорость такого корабля через сутки будет все та же: , а через половину земного года: или грубо говоря половина скорости света.

При такой скорости масса космонавта, находящегося в корабле, будет равна[3]:

Или приблизительно 1.15 земной. То есть мужчина, имеющий на Земле вес 75 кг, в корабле будет иметь вес 86 кг, что в целом приемлемо.

Таким образом, взяв себе полгода на ускорение до 0.5 световой и полгода на торможение, путь в одну сторону до Проксима Центавры будет занимать в районе 9 лет.

Нерешенной остается задача движения в любом направлении в

, поскольку, как известно, сила Лоренца строго перпендикулярна линиям индукции магнитного поля.

Намагничивание оболочки корабля (создание на ее поверхности ‘+’ и ‘-‘ потенциала) и добавление в него источников магнитных полей не решает проблему движения в произвольном направлении в

в связи с нарушением 3-го закона Ньютона.

С другой стороны, создание потенциала (‘+’ и ‘-‘/свободные электроны/) на поверхности корабля может позволить получить ускорение в электрическом поле Галактики. Это поле исследовано крайне слабо, однако, по тем измерениям, которые проводились в пределах нашей Солнечной Системы, его напряженность колеблется от единиц до нескольких тысяч микровольт на метр[5]. Таким образом, конструкция на Рис. 2 позволит получить ускорение в направлении линий электрического поля в зону возрастания потенциала (свободные электроны на поверхности) или противоположную (положительный заряд на поверхности[ Рис 2. ]):

(1) — диэлектрик, (2) — положительный заряд на поверхности, взаимодействует с электрическим полем, (3) — отрицательный заряд, не взаимодействует с электрическим полем благодаря экрану из диэлектрика.

Ускорение в этом случае будет равно[2]:

где — суммарный заряд на поверхности , — масса корабля , — напряженность электрического поля (возьмем для примера равную ) . Таким образом, для получения требуемого ускорения в 1g нашей тестовой модели звездолета массой 0.1кг будет необходим суммарный заряд на поверхности: кулон .

Совместив в единой модели конструкции с Рис. 1 и Рис. 2, получим звездолет, летящий в космическом пространстве с ускорением 1g в произвольном направлении (за исключением тех точек пространства, в которых линии электрического поля строго перпендикулярны вектору индукции магнитного поля) в с опорой на электромагнитные поля Галактики.

Рассмотрим конструкцию с Рис. 1. Подобную конструкцию можно заменить на соленоид, где каждый виток спирали будет вида:

На Рис. 3: (1) — участок проводника с током, закрытый ферромагнетиком, (2) — проводник с током. Тогда сила Лоренца, действующая на такой соленоид, будет считаться по формуле:

, где N — число витков спирали.

Из [9] видно, что в соленоиде длиной 1 метр может уместиться 400 витков провода. Рассмотрим днище летающего аппарата диаметром 3.5 — 4 метра. В нем может уместиться 12 соленоидов диаметром 1 метр и длиной 1 метр. Тогда для обеспечения ускорения 1g в магнитосфере Земли и положив вес всего аппарата в 1000 кг необходимая сила тока в проводах должна быть:

Данную силу тока реально получить и поддерживать в двигателе на протяжении длительного времени.

При этом масса самих проводов из той же таблицы [9] будет составлять чуть менее 490 килограмм. Значит на конструкцию аппарата и полезную нагрузку останется более 500 килограмм.

Теперь посчитаем необходимый заряд на поверхности для левитации в электрическом поле Земли (вертикальное ускорение 1g, которое будет компенсировать силу притяжения). Как известно из [10], заряд Земли равен:

Тогда из закона Кулона получим необходимый заряд на поверхности:

В этой формуле g — сила гравитации, R — радиус Земли в метрах, k — коэффициент равный:

Для уменьшения этой цифры в конструкции аппарата можно использовать отсек с гелием.

, Q — заряд Земли, m — масса аппарата.

Также следует отметить, что при движении объекта с ненулевым зарядом в двигателе помимо заявленной силы Кулона будет возникать еще и сила Лоренца, действующая на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле. Поэтому при пересчете вектора скорости в нашем электромагнитном двигателе следует учесть сразу три силы: силу Лоренца проводника с током, силу Лоренца заряженной частицы и силу Кулона.

Известно, что полет авиалайнера от Нью-Йорка до Сиднея занимает в среднем 21-22 часа. Взяв же аппарат предложенной конструкции и положив полпути на ускорение 1g и полпути на торможение, несложно посчитать, что путь между Нью-Йорком и Сиднеем займет чуть более часа при максимальной скорости посередине 17.8 км/сек.

Рассмотрим подобный корабль, но в открытом космосе. Как известно, электромагнитные поля там значительно слабее, чем на Земле. Индукция магнитного поля составляет:

Рассмотрим конструкцию корабля с Рис. 4:

На этом рисунке (1) — отсек для двигателей, генерирующих силу Лоренца, (2) — жилой отсек. Пусть диаметр (1) составляет 30 метров, масса — 50 тонн, масса (2) вместе с полезной нагрузкой — 50 тонн. Возьмем соленоид с Рис. 3 длиной 1 метр и диаметром 1 метр. Самые легкие проводники, используемые в авиастроении имеют вес 3 кг на километр длины.

Тогда получим, что в (1) можно разместить как минимум 15*15*2*15 = 6750 таких соленоидов по 400 витков каждый. Нижняя оценка их суммарной массы составит 6750 * 1 * 3.14 * 400 * 3 / 1000 = 25 тонн. Остальные 25 тонн пойдут на саму конструкцию и вспомогательные элементы.

Необходимая сила тока в проводах соленоида должна быть:

Максимальная сила тока, полученная в лаборатории в условиях сверхпроводимости:

Это значит, что если удастся увеличить эту цифру на полтора порядка и добиться сохранности конструкции под воздействием высоких температур на протяжении длительного времени, либо уменьшить вес двигателя на полтора порядка, можно будет создать подобный магнитный двигатель для космоса.

Либо же напротив, рассмотрим участок провода длиной 1 метр и массой 0.003 кг. Тогда при силе тока:

полученное ускорение в космосе собственно проводника с током будет равно:

Если же добавить сюда полезную нагрузку 0.003 кг, то суммарное ускорение объекта с такими параметрами будет равно:

Это говорит о том, что при правильной конструкции корабля можно получить существенное ускорение в открытом космосе.

К примеру несложно посчитать, что при ускорении:

путь до Марса займет чуть более 7 дней, до Проксима Кентавры — 18 лет.

Как известно, магнитное поле есть у любой галактики. Есть оно и у Млечного Пути, и у туманности Андромеды, расстояние до которой 2.5 миллиона световых лет, а размер — 220 тысяч световых лет. Учитывая то, что, скажем, диаметр Земли — 12742 километра, а расстояние от центра планеты до границ ее магнитосферы — 70000 километров, можно сделать предположение, что магнитное поле туманности Андромеды достигает и тех окрестностей космоса, в которых находится Земля. Это значит, что вектор индукции магнитного поля открытого космоса, о котором идет речь выше, является результатом суперпозиции векторов индукции магнитных полей туманностей Андромеды и Млечного Пути. А, значит, при определенной конструкции экрана из ферромагнетика можно получить силу Лоренца отдельно по каждому из этих двух векторов.

Рассмотрим такую конструкцию:

На Рис. 5: (1) — магнитное поле Млечного Пути с индукцией (взаимодействует с проводником с током), (2) — магнитное поле Туманности Андромеды (не взаимодействует с проводником с током), (3) — проводник с током, (4) — экран из ферромагнетика.

Тогда сила Лоренца магнитного поля (1) в данном случае не нулевая: , а сила Лоренца магнитного поля (2) равна нулю: .

Тогда очевидно можно подобрать различные положения проводников с током и отверстий ферромагнетика отдельно под и отдельно под , чтобы получить множества векторов сил Лоренца и в двух не коллинеарных плоскостях с различными по модулю значениями векторов.

Тогда множества векторных сумм векторов из множеств и будет покрывать все пространство направлений, что решит задачу получения ускорения 0.05 g в любом направлении в в космосе.

Аналогичные рассуждения можно провести и в отношении других близлежащих к Млечному Пути галактик, например, Большого и Малого Магеллановых Облаков, что позволит получить более чем две не коллинеарные плоскости с различными по модулю значениями векторов. Полный список близлежащих галактик указан в [11].

Также с учетом того, что индукция магнитного поля Солнца в районе Земли составляет 15-25 нано Тесл, можно аналогичным путем экранирования добиться левитации в суперпозиции магнитных полей Солнца и Земли. При этом несложно посчитать, что пиковая величина тока в соленоидах будет слегка превышать 10^7 * 1g * 3 * 10^(-10) / (0.05g * 2.5 * 10^(-8)) = 2.4 миллиона ампер, что реально получить в условиях сверхпроводимости. В этом случае достижения левитации в электрическом поле Земли можно будет избежать, и весь процесс левитации будет основан лишь на магнитной левитации в магнитных полях Земли и Солнца с генерацией силы Ампера в соленоидах.

Дополнительно следует отметить, что данную технологию можно использовать для вывода грузов на орбиту. Как известно, линии магнитного поля Земли в районе экватора идут параллельно земной поверхности, это значит, что площадь действия вектора силы Лоренца будет ортогонально этой поверхности в районе экватора. Значит, построив космодром на экваторе, можно подобрать то положение соленоидов, при котором сила Лоренца будет строго перпендикулярна земной поверхности. Тогда из предложенных выше рассуждений и с учетом того, что величина индукции магнитного поля Земли на 5 порядков больше аналогичного значения в космосе, можно очевидно предложить конструкцию корабля, при которой при силе тока 10 тысяч ампер вертикальное ускорение составит 0.05 g * 100 000 / 1000 — g = 4g, либо вертикальное ускорение 1g при силе тока 4 тысячи ампер, что более оптимально для самочувствия космонавтов.

Для того, чтобы в каждой точке пространства подобрать конфигурацию двигателя (ориентацию соленоидов в пространстве, величину тока в них, а так же положение экранов из ферромагнетика и отверстий в них с Рис. 5), можно создать тестовый датчик с набором всех возможных конфигураций отверстий ферромагнетика на сфере и соленоидов внутри них. Путем замера показателей направления и величины силы Лоренца по каждому из таких соленоидов можно подобрать общую конфигурацию двигателя и провести пересчет этой конфигурации в каждой точке движения.

Также следует отметить, что эту идею можно использовать для практической реализации идеи Циолковского о космическом лифте. Рассмотрим такой лифт длиной 1000 километров. Тогда в его построении вместо идеи центробежной силы можно взять за основу идею поддержания всей конструкции за счет силы Лоренца. Рассмотрим такой лифт на экваторе. Как показано ранее, можно подобрать положение соленоидов, при котором сила Лоренца будет направлена вертикально вверх. Рассмотрим 1 погонный метр длины конструкции. Пусть его масса — 10кг, общая длина проводов соленоидов в стенках лифта в рамках погонного метра L = 1000 метров, их масса — 3кг. Тогда остальные 7кг пойдут на саму конструкцию. Тогда необходимая сила Лоренца для компенсации силы тяжести этого участка в 1 погонный метр: F = mg = 100 Ньютон. А необходимая сила тока в проводах: I = F / (L*B) = 100 / (1000 * 3 * 10^(-5)) Ампер = 3333 Ампер. Что более чем реально реализовать на практике.

Еще одним итогом по статье можно назвать то, что предложенную здесь технологию можно использовать не только для летающих тарелок или кораблей в форме шара, но и для летающих машин произвольной формы, в том числе и несимметричной. При нынешнем уровне компьютерных технологий можно подобрать взаимное расположение и ориентацию соленоидов, а также величину тока в них такие, что корабль будет сбалансирован. Симметричная же форма машины позволяет упростить процесс балансировки в электромагнитных полях небесных тел.

Следует добавить, что подобные расчеты допустимы и для других планет Солнечной системы. Так, напряженность магнитного поля Марса в 500 раз слабее земного и составляет 6*10^(-8) Тесл. Сила гравитации — 0.38g. Это значит, что на Марсе также возможна левитация в его магнитном поле с граничной силой тока 3-4 миллиона ампер, что возможно в условиях сверхпроводимости. При этом также возможен вывод грузов на орбиту на магнитном экваторе этой планеты при силе тока 4000 * 500 * 0.76 / 2 Ампер = 760 000 Ампер. Более того, возможно и создание марсианского экваториального космического лифта с силой тока в проводах 3333 * 0.38 * 500 = 633270 Ампер, что также можно достичь в условиях сверхпроводимости.

Схематически описанный в данной статье корабль можно представить так, как изображено на Рис. 6:

На Рис.6: 1. Двигательный отсек. Диаметр — 500 метров, длина — километр. Внутри — соленоидальные двигатели c Рис.5 Масса всего отсека — 10 миллионов тонн. Именно он является движетелем корабля, а не 3. 2. Конвертер атомной энергии в электрическую. 3. Отсек с атомным реактором и атомным топливом. Масса — миллион тонн. 4. Перешеек между жилым отсеком и двигательным. 5. Жилой отсек. Диаметр — 500 метров, Длина — 300 метров. Являет собой центрифугу, вращающуюся вокруг оси. За счет этого генерируется сила тяжести. Предназначен для 10 тысяч членов экипажа и пассажиров. Масса — миллион тонн. 6. — Капитанская рубка. Здесь расположен центральный компьютер. Длина — 50 метров. Диаметр — 50 метров. Масса — 100 тысяч тонн. 7. Лазерный датчик, расположен спереди корабля на капитанской рубке. Нужен для выявления препятствий на пути корабля. Если, скажем астероид выявлен на расстоянии х спереди корабля, то, учитывая то, что лазерный сигнал идет со скоростью света, при скорости корабля в половину световой несложно посчитать, что у корабля останется х/3 запаса хода для совершения маневра. 8. Лазерная пушка — для устранения найденных препятствий небольшого размера. Для всех остальных придется менять курс. 9. Генераторы локального магнитного поля для защиты космонавтов от космической радиации.

Выводы

В данной статье предложен способ построения космического корабля с опорой на электромагнитные поля Галактики, который по мнению автора позволит при определенной величине тока и определенной конструкции двигателя достичь скоростей, достаточных для межзвездных перелетов за приемлемое время. Особняком стоит вопрос целесообразности таких перелетов с экипажем на борту, учитывая их продолжительность и сопряженные с ней трудности.

Также следует отметить, что если бы, скажем, ТО Эйнштейна была неверна, и релятивистские эффекты (бесконечное увеличение массы и обратимость течения времени) не наблюдались на скоростях близких к скорости света, то на подобном двигателе можно было бы долететь с одного края Млечного Пути на другой за 2800 лет с максимальной скоростью посередине 73.5c (73.5 скорости света) — более-менее реально при наличии криокапсул.

Список литературы

И.В.Яковлев — Физика. МЦНМО, 2014 г., 507 стр. [ I . V . Yakovlev — Physics . MCCME, 2014, 507 p. ]

Гулд Х., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике. М.: Мир, 1990. — 350+400 стр. [ Guld H ., Tobochnik Ya . Computer simulation in physics . M ., Mir , 1990. — 350+400 p. ]

В.А.Ацюковский. Критический анализ основ теории относительности — М.: Изд-во ‘Петит’, 1996. — 56 с. ил. [ V.A.Atsiukovskiy. Critical analysis of the foundations of the relativity theory — M., ‘Petit’ printing house, 1996. — 56 p., fig.]

Магнитные поля в космосе. Изд.2, доп. Бочкарев Н . Г . 2011 [Magnetic fields in the space. 2 nd ed ., amend . Bochkariov N.G., 2011 ]

Фрактальная физика: наука о мироздании / Шабетник, Василий. — М., 2000. — 415 с [ Fractal physics : a science of the universe / Shabetnik , Vasilii . — M ., 2000. — 415 p .]

Источник