เครื่องยนต์พลาสมาฟิวชั่นแม่เหล็ก
จะพามนุษย์เดินทางระหว่างดาวเคราะห์ และส่งเครื่องมือข้ามระบบสุริยะ สู่จักรวาลได้ไกลกว่าเดิม 🌏🚀 ▪️▪️🛰️🪐
ภารกิจสู่ดวงจันทร์ ดาวอังคาร ยานสำรวจระบบสุริยะชั้นนอก ภารกิจสู่ดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุด และอาจเป็นยานอวกาศเพื่อไล่ตามวัตถุระหว่างดวงดาวที่ผ่านระบบของเรา หากคิดว่านี่ฟังดูเหมือนคำอธิบายเกี่ยวกับยุคแห่งการสำรวจอวกาศที่กำลังจะ
มาถึง นั่นถูกแล้ว
🚀🌌 ในขณะนี้ มีแผนและข้อเสนอหลายประการสำหรับภารกิจที่จะส่งนักบินอวกาศและ/หรือยานสำรวจไปยังจุดหมายปลายทางเหล่านี้ทั้งหมดเพื่อทำการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่ทำกำไรได้มากที่สุดเท่าที่เคยมีมา โดยธรรมชาติแล้ว ประวัติภารกิจเหล่านี้ก่อให้เกิดความท้าทายทุกรูปแบบ อย่างน้อยที่สุดก็คือแรงผลักดัน▪️▪️
พูดง่ายๆ ก็คือ มนุษยชาติกำลังก้าวถึงขีดจำกัดของสิ่งที่ขับเคลื่อนแบบเดิมๆ (ทางเคมี) สามารถทำได้ ในการส่งภารกิจไปยังดาวอังคารและจุดหมายปลายทางในห้วงอวกาศอื่นๆ จำเป็นต้องมีเทคโนโลยีขับเคลื่อนขั้นสูงที่มีการเร่งความเร็วสูง (delta-v)
แรงกระตุ้นจำเพาะ ( I sp ) และการประหยัดเชื้อเพลิง ในรายงานล่าสุดเสนอว่าภารกิจในอนาคตสามารถพึ่งพาแนวคิดการขับเคลื่อน
แบบใหม่ที่เรียกว่า ▪️▪️
‼️Magnetic Fusion Plasma Drive (MFPD)‼️
อุปกรณ์นี้ผสมผสานแง่มุมต่างๆ ของวิธีการขับเคลื่อนที่แตกต่างกันเพื่อสร้างระบบที่ให้ความหนาแน่นของพลังงานสูงและประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงสูงกว่าวิธีการทั่วไปอย่างมาก
🚀🌌 เทคโนโลยีที่สามารถเอาชนะการขับเคลื่อนด้วยสารเคมีแบบเดิม (CCP) เป็นสิ่งสำคัญยิ่งในยุคปัจจุบันของการสำรวจอวกาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เทคโนโลยีเหล่านี้จะต้องให้ประสิทธิภาพพลังงาน แรงผลักดัน และความสามารถที่มากขึ้นสำหรับภารกิจระยะยาว
โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับภารกิจไปยังดาวอังคารและสถานที่อื่นๆ นอกเหนือจากระบบ Earth-Moon ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงร้ายแรงต่อสุขภาพ ความปลอดภัย และความเป็นอยู่ของนักบินอวกาศ แม้ว่าโลกและดาวอังคารจะอยู่ใกล้กันมากที่สุดทุกๆ 26 เดือน
ก็อาจต้องใช้เวลาถึง 9 เดือน เมื่อรวมกับปฏิบัติการบนพื้นผิวที่อาจใช้เวลานานถึงหนึ่งปีและการเดินทางกลับเก้าเดือน ภารกิจไปยังดาวอังคารอาจใช้เวลานานถึง 900 วัน! ในช่วงเวลานี้ นักบินอวกาศจะได้สัมผัสกับรังสีคอสมิกและแสงอาทิตย์ในระดับสูง และยังไม่ต้องพูดถึงผลกระทบที่ร่างกายต้องใช้ในสภาวะไร้น้ำหนักเป็นเวลานาน▪️▪️
🚀🌌 ด้วยเหตุนี้ NASA และหน่วยงานด้านอวกาศอื่นๆ จึงกำลังตรวจสอบวิธีการขับเคลื่อนทางเลือกอื่นอย่างขะมักเขม้น ดังที่เคยกล่าวไว้ในบทความ
ก่อนหน้า ⬇️⬇️⬇️
(อีกนานแค่ไหน กับการตั้งอาณานิคมบน
ดาวเคราะห์ดวงอื่น 🔹)
แนวคิดเหล่านี้ เป็นหนทางที่มีศักยภาพในการบรรลุการเดินทางระหว่างดวงดาวมานานหลายทศวรรษ รวมถึงแนวคิดเรื่องการประหยัดเชื้อเพลิง เช่น การขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าหรือไอออน ใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าในการแตกตัวเป็นไอออนของจรวดเฉื่อย (เช่น ก๊าซซีนอน) และเร่งความเร็วผ่านหัวฉีดเพื่อสร้างแรงขับ โดยทั่วไปจะสร้างแรงขับต่ำและต้องอาศัยแหล่งพลังงานขนาดใหญ่ (แผงโซลาร์เซลล์หรือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์) เพื่อสร้างพลังงานเพิ่ม
ใบเรือสุริยะ (Solar Sails)
เป็นอีกทางเลือกหนึ่ง ▪️▪️
สามารถสร้างความเร่งได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่จำเป็นต้องใช้จรวด (จึงช่วยประหยัดมวล) อย่างไรก็ตาม ภารกิจที่ติดตั้งเทคโนโลยีนี้มีข้อจำกัดในแง่ของแรงผลักดัน และต้องปฏิบัติการใกล้กับดวงอาทิตย์มากขึ้น แนวคิดที่บิดเบี้ยวคือการใช้อาร์เรย์เลเซอร์พลังงานกิกะวัตต์ (GWe) เพื่อเร่งความเร็วยานอวกาศที่ติดตั้งใบเรือให้มีความเร็วเชิงสัมพัทธภาพ (เสี้ยวหนึ่งของความเร็วแสง) แนวคิดนี้ต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานที่มีราคาแพงและพลังงานจำนวนมหาศาลจึงจะเป็นไปได้
ความร้อนนิวเคลียร์ (NTP)▪️▪️
แนวคิดยอดนิยมอีกประการหนึ่งคือการขับเคลื่อนความร้อนนิวเคลียร์ (NTP) กำลังมีการพัฒนาในรูปแบบของจรวดสาธิตสำหรับปฏิบัติการ Cislunar แบบ Agile (DRACO) วิธีการนี้อาศัยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในการให้ความร้อนแก่จรวดขับเคลื่อน (เช่น ไฮโดรเจนเหลว) ทำให้ขยายตัวผ่านหัวฉีดเพื่อสร้างแรงผลักดัน ประโยชน์ของ NTP ได้แก่
ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงมากและการเร่งความเร็วที่สำคัญ แต่ยังมาพร้อมกับความท้าทายทางเทคนิคและความปลอดภัยมากมายที่เกี่ยวข้องกับการจัดการและการปล่อยวัสดุนิวเคลียร์
แรงขับที่ควบคุมปฏิกิริยาฟิวชัน▪️▪️
เช่น ปฏิกิริยาดิวเทอเรียม-ทริเทียม (DT) และปฏิกิริยาดิวเทอเรียม-ไฮโดรเจน (D-He3) เป็นสิ่งที่
นักวิทยาศาสตร์เชิงทฤษฎีได้ร่วมงานกันมานานหลายทศวรรษ วิธีการเหล่านี้เสนอศักยภาพสำหรับแรงผลักดันสูงและแรงกระตุ้นจำเพาะที่สูงมาก แต่ยังนำเสนอความท้าทายทางเทคนิค ไม่น้อยที่เกี่ยวข้องกับการจัดการเชื้อเพลิงที่จำเป็นและการบรรลุปฏิกิริยาฟิวชันที่ยั่งยืนและควบคุมได้
นอกจากนี้ยังมีแนวคิดที่แปลกใหม่อีกมากมาย เช่น การขับเคลื่อนปฏิสสารและ Alcubierre Warp Drive แต่สิ่งเหล่านี้จะไมเกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้
ข้อเสนอใหม่ 📝▪️▪️
รวมเอาองค์ประกอบของแรงขับฟิวชัน
แรงขับไอออนิก และแนวคิดอื่นๆ เข้าด้วยกัน
*MFPD* เป็นระบบขับเคลื่อนสำหรับการสำรวจอวกาศ โดยใช้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับการผลิตพลังงานไฟฟ้าทั้งแบบแรงผลักดันและศักยภาพ ระบบนี้มีจุดมุ่งหมายในการควบคุมพลังงานมหาศาลที่ส่งออกจากปฏิกิริยาฟิวชัน โดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับไอโซโทปของไฮโดรเจนหรือฮีเลียม เพื่อผลิตไอเสียความเร็วสูงของอนุภาค ดังนั้นจึงสร้างแรงขับตามกฎข้อที่สามของนิวตัน
🔘 พลาสมาจากปฏิกิริยาฟิวชันถูกจำกัดและควบคุมโดยใช้สนามแม่เหล็ก เพื่อให้มั่นใจว่ามีการควบคุมการปล่อยพลังงานและทิศทาง ในขณะเดียวกัน แนวคิด *MFPD* ก็มองเห็นถึงความเป็นไปได้ในการแปลงพลังงานฟิวชั่นบางส่วนให้เป็นพลังงานไฟฟ้าเพื่อรักษาระบบการบิน และอาจรวมถึงระบบควบคุมปฏิกิริยาของยานอวกาศด้วย
ในการพัฒนาแนวคิดนี้ เริ่มต้นด้วยปฏิกิริยาฟิวชันดิวทีเรียม-ทริเทียม (DT) เนื่องจากเป็นปฏิกิริยาที่ได้รับการวิจัยและเข้าใจมากที่สุดอย่างหนึ่ง และเสนอพื้นฐานที่ชัดเจนและคุ้นเคยสำหรับการอธิบายหลักการหลักและกลไกของ MFPD
🔘 นอกจากนี้ ปฏิกิริยา DT มีอุณหภูมิการติดไฟค่อนข้างต่ำและมีหน้าตัดสูงกว่าแนวคิดอื่นๆ ทำให้เป็น "จุดเริ่มต้น" ที่ดี ดังนั้นจึงเป็นเกณฑ์มาตรฐานที่มีประโยชน์สำหรับการวัดและเปรียบเทียบประสิทธิภาพของระบบขับเคลื่อนตามทฤษฎีนี้
เป้าหมายสูงสุดของ MFPD คือการควบคุม
ฟิวชันแบบแอนนิวโทรนิก (p-B11) พลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาน้อยมากจะถูกส่งผ่านโดยนิวตรอน ในทางตรงกันข้าม ปฏิกิริยาแอนนิวโทรนิกจะปล่อยพลังงานในรูปของอนุภาคที่มีประจุ (โดยทั่วไปคือโปรตอนหรืออนุภาคอัลฟ่า) ช่วยลดระดับรังสีนิวตรอนที่ผลิตได้อย่างมาก ข้อดีของระบบนี้จะปรากฏชัดทันที โดยผสมผสานแรงกระตุ้นจำเพาะสูงและความหนาแน่นของพลังงานอันมหาศาล และให้ทั้งแรงผลักดันและพลังงานจากแหล่งพลังงาน
🔘 ความสามารถในการสำรวจระยะทางจักรวาลอันกว้างใหญ่ในกรอบเวลาที่ลดลง (การผ่านหน้าอย่างรวดเร็วไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะและภารกิจระหว่างดวงดาว) ช่วยลดความเสี่ยงของระยะเวลาที่ยาวนาน ภารกิจอวกาศ (การสัมผัสรังสีและสภาวะไร้น้ำหนัก) ปฏิวัติการออกแบบยานอวกาศโดยการให้แรงขับและพลังงานไฟฟ้าพร้อมกัน และเพิ่มขีดความสามารถในการสำรวจของมนุษย์
นอกจากนี้ ศักยภาพของการแยกส่วนทางเทคโนโลยีในด้านวัสดุศาสตร์ ฟิสิกส์พลาสมา และการผลิตพลังงานที่อาจนำไปใช้บนโลกนี้ได้ การพัฒนาระบบนี้สามารถส่งเสริมความร่วมมือระหว่างประเทศ โดยนำผู้เชี่ยวชาญและทรัพยากรจากหลายสาขามารวมกันเพื่อบรรลุวัตถุประสงค์ในการสำรวจร่วมกัน
🔘 แน่นอนว่าไม่มีข้อเสนอด้านเทคโนโลยีรุ่นต่อไปจะสมบูรณ์ได้หากไม่มีคำเตือนและภาคผนวก MFPD อยู่ที่การบรรลุและรักษาความสัมพันธ์ฟิวชั่นที่มั่นคงในอวกาศ บนโลก นักวิจัยมีความก้าวหน้าอย่างมากกับการหลอมรวมการกักขังด้วยแม่เหล็ก (MCF) และการหลอมรวมการกักขังเฉื่อย (ICF) แบบแรกเกี่ยวข้องกับเครื่องปฏิกรณ์ Tokamok
โดยใช้สนามแม่เหล็กเพื่อจำกัดฟิวชันในรูปของพลาสมา ในขณะที่แบบหลังอาศัยเลเซอร์ในการบีบอัดและให้ความร้อนเม็ดเชื้อเพลิง DT
🌌🌌🌐 การวิจัยเกี่ยวกับ MFPD มีเป้าหมายเพื่อสร้างเส้นทางที่จะนำไปสู่การสำรวจระหว่างดาวเคราะห์และ (สักวันหนึ่ง) ระหว่างดวงดาว
ในขณะที่การเดินทางเพื่อบรรลุแนวคิด MFPD จะต้องเต็มไปด้วยความท้าทายและอุปสรรคทางวิทยาศาสตร์อย่างปฏิเสธไม่ได้ แต่ผลตอบแทนที่อาจเกิดขึ้นนั้นยิ่งใหญ่มาก การบรรลุการขับเคลื่อนฟิวชั่นที่เชื่อถือได้ มีประสิทธิภาพ สามารถกำหนดขอบเขตของเป้าหมายที่บรรลุได้ใหม่ ขับเคลื่อนมนุษยชาติเข้าสู่ยุคใหม่ของการสำรวจ
การค้นพบ และความเข้าใจในจักรวาล ความหวังก็คือการวิจัยทำให้เกิดความอยากรู้อยากเห็น นวัตกรรม และความมุ่งมั่นในหมู่นักวิทยาศาสตร์ วิศวกร และนักสำรวจทั่วโลก กำหนดเส้นทางสู่อนาคตของเราท่ามกลางดวงดาว 🌀🌀🌀
Source▪️▪️
🔴 Professor Florian Neukart
🔴 Florian Neukart ผู้ช่วยศาสตราจารย์
Leiden Institute of Advanced Computer Science (LIACS) ที่ Leiden University
377/2023
4️⃣ สัญญาณเทคโนโลยี มนุษย์ต่างดาว
อาจนำเราไปสู่ชีวิตนอกโลก
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
