Lem Andrew. Орбитальный дирижабль

СЛОВО О НЕБЕСНЫХ КОРАБЛЯХ. Глава 3. Двигатели взаимодействующие с внешним магнитным полем.

3.16. Орбитальный дирижабль.

Вступление.

Давно известно, и даже стало избитым штампом, мнение о том, что выйти в космос нужно разогнать объект до второй космической скорости [v2]. V2 - (параболическая скорость, скорость убегания) -- достигнув ее летательный аппарат способен преодолеть гравитационное притяжение небесного тела и уйти на бесконечность [1]. Или же просто выйти на околоземную орбиту достигнув хотя бы первой (V1), а потом и второй космической скорости. Так ли это? Возможно ли движение к орбите или по орбите Земли, например с дозвуковыми скоростями? В этой статье как раз и пойдет об устройстве способном гипотетически реализовать эту идею на практике.

Опора.
Предполагаю и даже уверен, что выход в космос без достижение космических скоростей это возможно и любой физик подтвердит это. Но лишь при одном условии! И это условие "ОПОРА". Летательный аппарат должен на что-то опереться. Так самолеты опираются на воздух, а вот за пределами атмосферы опоры для крылатых машин нет. Чем же можно заменить "воздух"?
Как оказывается, некая опора есть и за пределами атмосферы. И природа ее использует в частности для защиты всего живого на Земле от солнечного ветра. И эта "опора" естественное магнитное поле Земли.

0x01 graphic

Обтекание магнитосферы Земли солнечным ветром [2] Так на заряженные частицы солнечного ветра, вторгающиеся в магнитное поле Земли, начинает действовать выталкивающая их из магнитного поля Земли Сила Лоренца и частицы при своем движении как бы огибают магнитное поле Земли. Для этих частиц магнитное поле становится как бы опорой.

Электрические "крылья".

Итак, если например крылья самолетов превратить в носители заряженных частиц. И снабдить их ракетными двигателями даже относительно маломощными. Самолеты смогут летать и за пределами земной атмосферы, опорой для них будет магнитное поле Земли. Да при этом летательные аппараты должны будут двигаться строго перпендикулярно к силовым линиям магнитного поля Земли. В силу того, что сила Лоренца возникает только тогда, когда заряженные частицы двигаются перпендикулярно к силовым линиям магнитного поля [3]. Этот летательный аппарат логичней называть уже магнитоплан, а не самолет. Зная размеры магнитосферы Земли, легко подсчитать на какую максимальную высоту сможет подняться данный летательный аппарат. Так магнитосфера Земли имеет сложную форму. Со стороны, обращенной к Солнцу, расстояние до её границы варьируется в зависимости от интенсивности солнечного ветра и составляет около 70000 км (10-12 радиусов Земли Re, где Re = 6371 км, (расстояние считается от центра Земли). Граница магнитосферы, или магнитопауза, со стороны Солнца по форме напоминает снаряд и по приблизительным оценкам находится на расстоянии около 15 Re. С ночной стороны магнитосфера Земли вытягивается длинным цилиндрическим хвостом (магнитный хвост), радиус которого составляет около 20-25 Re. Хвост вытягивается на значительное расстояние -- намного большее, чем 200 Re, и где он заканчивается -- неизвестно [2]. То есть минимальная высота полета для магнитоплана будет составлять около 7000 км. А это уже фактически глубокий космос. При этом благодаря наличию "опоры" нужда в "ракетных" скоростях должна отпасть.

Теория создания "тяги".
Давайте теперь вспомним, что такое "Сила Лоренца"? Эта сила, которая действует на электрический заряд, двигающийся во внешнем магнитном поле.

Рис.2

Сила, действующая на частицы, определяется по формуле: FL = q [V x B], в системе СI - в теслах (Тл) [3].

Где:

FL- сила Лоренца

q-- заряд частицы;
v-- скорость частицы;
B-- магнитная индукция поля.

Как видно из формулы для получения наибольшей силы, мы должны максимально увеличивать заряд q и его скорость V. [3] Тогда как магнитная индукция поля B нам не подвластна, ввиду того, что задана изначально природой, а именно Солнцем и Землей, естественными источниками магнитного поля. Можно сравнить с формулами из Википендии.

Итак, изменяя скорость движения магнитоплана, относительно магнитного поля Земли и величину заряда, несомого летательным аппаратом. Можно будет заставить магнитоплан, перемещаться в пространстве, за пределами атмосферы, опираясь лишь на магнитное поле Земли. Судя по формуле, чем больше будет заряд несомый летательным аппаратом, тем меньше может быть его скорость.

Также надо отметить, что для создания тяги нам необходимо, что бы с внешним магнитным полем взаимодействовал только один тип заряда, в противном случае силы действующий на позитивный и негативный заряды при ускорении будут скомпенсированы. И суммарная силы будет равно нулю.

О левитации

А теперь разберёмся с помощью каких сил наш аппарат может левитировать в пределах гравитационного поля Земли, сила Лоренца конечна тема хорошая. Но она явно подходит только для аппарата легче воздуха.

1. Сила Архимеда

Отлично газ Водород даже Азот это все газы которые легче воздуха, а значит их можно использовать в гондолах нашего аппарата.

2. Вакуум.

Действительно если ионизировать например Азот или Водород. То между ионами возникнет разряжение так как электрические силы Кулона раздвинут между собой эти ионы и между ними образуется вакуум и внешнее давление атмосферное не помеха. Так как силы Кулона много больше чем сдавливающее действие атмосферы Земли.

3. Сила Кулона.

Да теоретически ионы могут взаимодействовать с электрическим полем Земли и да левитировать за пределами как минимум стратосферы. Вопрос как это реализовать практически?!

Обобщим делаем вывод для построения магнитоплана надо использовать водород азот ионизацию и вакуум.

Конструкция магнитоплана.

Да смотрим первый пункт и становиться понятно, что за основу надо брать дирижабль причём наполнять его аэроионами Азота и Водорода. Именно ионизация создаст вакуум между частицами, а значит и дополнительную подъемную силу.

Гондола магнитоплана

Внешняя гондола, заполненная положительно заряженными аэроионами Азот N2 + защищают внутреннюю гондолу от контакта с атмосферным кислородом О2 и статического электричества или электронов, которые есть в атмосфере.

О выходе на орбиту.

В современной космонавтике основой выхода на орбиту является разгон до космических скоростей. При этом идея разгона в атмосфере категорически отбрасывается нет материалов способных выдержать температурные и ударные нагрузки. Но в случае с магнитопланом, его выход в безвоздушное пространство обусловлен не столько скорость, сколько зарядом, который несёт гондола. Да скорость тоже важна, но тихоходность можно компенсировать величиной заряда, а величину заряда скоростью. То есть вполне реально выйти в безвоздушное пространство с помощью магнитоплана. И уже там истратив, например, протоны и азот из гондол для питания плазменного двигателя разогнаться до первой космической скорости и таким образом закрепится на требуемой орбите. Наличие гондолы заполненной ионами и вакуумом между ними позволит данному "диражаблю-магнитоплану" стартовать и приземляться в любой точке Земли. Минимальная привязка к космодромам и аэропортам, из-за необходимости дозаправки топливом, и по причине технического обслуживания, делает этот аппарат уникальным транспортным средством для доставки грузов и людей в космос.

При "всплытии" сферы или летательного аппарата легче воздуха, в верхние слои атмосферы пилот ориентирует дирижабль-магнитоплан" перпендикулярно силовым линиям магнитного поля Земли. Далее включает реактивный двигатель и благодаря Силе Лоренца действующей на аппарат при движении в магнитном поле, магнитоплан сначала покидает верхние разряженные слои атмосферы, и "всплывает" на поверхность магнитного поля Земли.

Фактически выходит в открытый космос. Главное что бы аппарат все время при движении двигался перпендикулярно силовым линиям магнитного поля Земли. Высота подъема как уже писалось выше, может составлять минимум 7000 км. А скорость будет далеко не ракетной, фактически благодаря опоре на магнитное поле Земли, возникает возможность выхода в околоземное пространство и выше без перегрузок. Что весьма перспективно для гражданской авиации, так благодаря выходу в открытый космос возникнет возможность доставлять грузы и пассажиры, на фантастические расстояния за относительно короткие сроки. Ну а если надо закрепится на орбите то естественно нужно включать реактивные двигатели. Лучше ионные.

Альтернатива реактивным двигателям.

Можно отказаться от реактивных двигателей. Так закрепиться на орбите при помощи обычного пусть и очень большого аэростата зародилась в голове калифорнийца Джона Пауэлла, подробно изложившего свой план на состоявшейся в апреле в Финиксе конференции 'Доступ в космос':

"На третьем и последнем этапе будет построен дирижабль Orbital Ascender длиной 6 тысяч футов (1,8 километра), которому предстоит преодолеть расстояние от 'Станций тёмного неба' до нижней границы космического пространства, разогнаться и выйти здесь на околоземную орбиту.

На этой высоте воздуха уже практически нет, и корабль Orbital Ascender, вместо применяющихся на первых двух этапах моторов с пропеллерами, придётся оснастить так называемыми ионными реактивными двигателями с непрерывной тягой, успешно испытанными на космическом аппарате НАСА Deep Space 1 и лунном зонде SMART 1 Европейского космического агентства. Основываясь на компьютерном моделировании с различными конфигурациями дирижаблей, Пауэлл утверждает, что ионные двигатели могут вывести мега-дирижабль на орбиту за три - девять дней [8]

А у нас на борту или в гондоле как раз находится прекрасное топливо для таких двигателей.

Эпилог.

Только тут надо понимать. Что скорости ввиду опоры на магнитное поле будут далеко у дирижабля-магнитоплана-самолета не космические и невесомость на борту аппарата наступать не будет. Что позволит любому человеку без особой подготовки совершать полеты в космос. Реально земное притяжение исчезает лишь на высоте 3000 км.

Отдельно за рамки данной статьи выношу идею использовать "магнитное крыло" в магнитном поле Солнца. Использование данного крыла также возможно позволит перемещать грузы и людей по орбитам вокруг Солнца не достигая космических скоростей. И на людей и грузы на борту будет действовать сила притяжения Солнца. То есть невесомость на борту данного аппарата тоже наступать не будет. Что позволит путешествовать к другим планетам даже самым обычным людям без особого вреда здоровью, которое приносит длительное пребывание в невесомости.

Литература.

1. Космическая скорость.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C

2. Магнитосфера.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B0

3. Сила Лоренца. http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D1%96%D1%82%D0%BD%D0%B0_%D1%96%D0%BD%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%86%D1%96%D1%8F

4. Физическая энциклопедия. МАГНИТНОЕ ЭКРАНИРОВАНИЕ

http://www.femto.com.ua/articles/part_1/2064.html

5. О магнитолете Евстратова.

http://samlib.ru/l/lemeshko_a_w/alg.shtml

6. О магнитолете Филимоненко.

http://samlib.ru/editors/l/lemeshko_a_w/all.shtml

7. SA. Ток в металлах

http://www.physbook.ru/index.php/SA._%D0%A2%D0%BE%D0%BA_%D0%B2_%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%B0%D1%85

8. В космос на... дирижабле.Наука и жизнь ?26 (426). Юрий Колесников

http://russian-bazaar.com/ru/content/5434.htm#sthash.LChFo789.k7CnDGi7.dpuf

9. Дисковый Лоренцолет.

http://samlib.ru/editors/l/lemeshko_a_w/a11.shtml

10. Самолет-дирижабль от американской компании успешно прошел первые испытания. http://oko-planet.su/science/scienceday/163431-samolet-dirizhabl-ot-amerikanskoy-kompanii-uspeshno-proshel-pervye-ispytaniya.html

11. Алюминиевый жесткий дирижабль-самолет Aeroscraft совершит первый испытательный полет http://www.dailytechinfo.org/space/5176-alyuminievyy-zhestkiy-dirizhabl-samolet-aeroscraft-sovershat-pervyy-ispytatelnyy-polet.html

12. В космос на Вакуумолете.

http://samlib.ru/editors/l/lemeshko_a_w/azp.shtml

13. Клипер (космический корабль).Материал из Википедии - свободной энциклопедииhttps://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BB%D0%B8%D0%BF%D0%B5%D1%80_%28%D0%BA%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D1%8C%29

14. Дирижабль Николы Тесла.

http://samlib.ru/editors/l/lemeshko_a_w/aau.shtml

Комментарии: 7, последний от 29/12/2019. © Copyright Lem Andrew (biomarket@ukr.net) Размещен: 22/07/2013, изменен: 07/03/2023. 19k. Статистика. Статья: Изобретательство Летательные машины Иллюстрации/приложения: 22 шт. Скачать FB2		Ваша оценка:

Lem Andrew : другие произведения.

Орбитальный дирижабль