Propulsione Al Plasma: SpaceX può utilizzare la propulsione al plasma avanzata per le astronavi?

Di Fouad Sabry

What Is Plasma Propulsion

A SpaceX Starship powered by chemical methylox engines will take up to six months to reach Mars. On Earth, radiation exposure is less than 2.5 milliseiverts per year. On their approach to Mars, colonists will face levels 300 times higher than that. Can we use superconducting advanced plasma propulsion technologies to cut the time down to 30 days? Neutron Star Systems has developed an improved magnetoplasmadynamic thruster system that uses rare earth barium copper oxide high temperature superconducting electromagnets to significantly improve plasma propulsion performance while consuming less electricity. This could be the way of the future for spaceflight propulsion.

Technically, there are two types of propulsion systems namely chemical and electric depending on the sources of the fuel. Electrostatic thrusters are used for launching small satellites in low earth orbit which are capable to provide thrust for long time intervals. These thrusters consume less fuel compared to chemical propulsion systems. Therefore for the cost reduction interests, space scientists are interested to develop thrusters based on electric propulsion technology.

Can SpaceX use Advanced Plasma Propulsion for Starship?

How You Will Benefit

(I) Insights, and validations about the following topics:

Chapter 1: Plasma Propulsion Engine
Chapter 2: Spaceflight
Chapter 3: Wingless Electromagnetic Air Vehicle
Chapter 4: Electrically Powered Spacecraft Propulsion
Chapter 5: Ion thruster
Chapter 6: Stellarator
Chapter 7: Electric sail
Chapter 8: MagBeam
Chapter 9: Spacecraft propulsion
Chapter 10: Advanced Electric Propulsion System
Chapter 11: Anti-gravity
Chapter 12: Artificial gravity

(II) Answering the public top questions about plasma propulsion.
(III) Real world examples for the usage of plasma propulsion in many fields.
(IV) 17 appendices to explain, briefly, 266 emerging technology in each industry to have 360-degree full understanding of plasma propulsion' technologies.

Who This Book Is For

Professionals, undergraduate and graduate students, enthusiasts, hobbyists, and those who want to go beyond basic knowledge or information for any kind of plasma propulsion.

• Lingua: Italiano
• Editore: Un Miliardo Di Ben Informato [Italian]
• Data di uscita: 13 ott 2021

Anteprima del libro

Propulsione al plasma

Altri libri dell'autore

1 – Macchine intelligenti

2 – Interfaccia del computer cerebrale

3 – Intelligenza dello sciame

4 – Veicoli autonomi

5 – Droni autonomi

6 – Robotica autonoma

7 – Armi autonome

8 – Robotica Agricola

9 – Sistemi Ecologici Chiusi

10 – Carne Coltivata

11 – Agricoltura Verticale

12 – Propulsione al plasma

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Serie dell'Autore

Tecnologie emergenti nell'Information Technology

1 – Macchine intelligenti

Tecnologie emergenti nelle neuroscienze

1 – Interfaccia cervello-computer

Tecnologie emergenti nella robotica

1 – Intelligenza dello sciame

Tecnologie emergenti nelle cose autonome

1 – Veicoli autonomi

2 – Droni autonomi

3 – Robotica autonoma

4 – Armi autonome

Tecnologie emergenti in agricoltura

1 – Robotica Agricola

2 – Sistemi Ecologici Chiusi

3 – Carne coltivata

4 – Agricoltura Verticale

Tecnologie emergenti nello spazio

1 - Propulsione al plasma

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Un miliardo di esperti

Propulsione al plasma

SpaceX può utilizzare la propulsione al plasma avanzata per Starship?

Fouad Sabry

Diritto d’autore

Plasma Propulsion Copyright © 2021 di Fouad Sabry. Tutti i diritti riservati.

Tutti i diritti riservati. Nessuna parte di questo libro può essere riprodotta in qualsiasi forma o con qualsiasi mezzo elettronico o meccanico, compresi i sistemi di archiviazione e recupero delle informazioni, senza il permesso scritto dell'autore. L'unica eccezione è da parte di un revisore, che può citare brevi estratti in una recensione.

Copertina disegnata da Fouad Sabry.

Questo libro è un'opera di finzione. Nomi, personaggi, luoghi e incidenti sono prodotti dell'immaginazione dell'autore o sono usati fittiziamente. Qualsiasi somiglianza con persone reali, vive o morte, eventi o luoghi è del tutto casuale.

Bonus

È possibile inviare un'e-mail a 1BKOfficial.Org+PlasmaPropulsion@gmail. com con la riga dell'oggetto Plasma Propulsion: Can SpaceX use Advanced Plasma Propulsion for Starship? , o semplicemente clicca su questo link e clicca su invia sul tuo client di posta elettronica, e riceverai un'e-mail che contiene i primi capitoli di questo libro.

Fouad Sabry

Visita il sito web di 1BK  all'indirizzo

www.1BKOfficial.org

Prefazione

Perché ho scritto questo libro?

La storia della scrittura di questo libro è iniziata nel 1989, quando  ero uno studentedella Scuola Secondaria degli StudentiAvanzati.

È notevolmente simile  alle scuole STEM (Scienza, Tecnologia, Ingegneria e Matematica),che sono ora disponibili in molti paesi avanzati.

STEM è un curriculum basato sull'idea di educare gli studenti in quattro discipline specifiche - scienza, tecnologia, ingegneria e matematica - in un approccio interdisciplinare e applicato. Questo termine è in genere usato per affrontare una politica educativa o una scelta di curriculum nelle scuole. Ha implicazioni per lo sviluppo della forza lavoro, le preoccupazioni per la sicurezza nazionale e la politica di immigrazione.

C'era una lezione settimanale  in biblioteca, dove ogni studente è libero di scegliere qualsiasi libro e leggere per 1 ora. L'obiettivo  della classe è quello di incoraggiare  gli studenti a leggere materie diverse dal curriculum educativo. 

In biblioteca, mentre guardavo i libri sugli scaffali, ho notato  libri enormi, per un totale di  5.000  pagine  in 5 parti. Il nome del libro è  The Encyclopedia of Technology, che descrive tutto ciò che ci circonda, dazeroassoluto ai semiconduttori,quasi ogni tecnologia, a quel tempo, veniva spiegata con illustrazioni colorate e parole semplici. Ho iniziato a leggere l'enciclopediae, naturalmente, non sono stato in grado di finirla nella lezione  settimanale di 1 ora.

Così, ho convinto mio padre a comprare l'enciclopedia. Mio padre ha comprato tutti gli strumenti tecnologici per me all'inizio della mia vita, il primo computer e la prima enciclopedia tecnologica,ed entrambi hanno un grande impatto su di me e sulla mia carriera.

Ho finito l'intera enciclopedia nelle stesse vacanze estive di quest'anno, e poi ho iniziato a vedere come funziona l'universo e come applicare quella conoscenza ai problemi quotidiani.

La mia passione per la tecnologia è iniziata più di 30 anni fa e ancora il viaggio continua.

Questo libro fa parte di The Encyclopedia of Emerging Technologies che è il mio tentativo di dare ai lettori la stessa straordinaria esperienza che hoavuto quando ero al liceo, ma invece di 20° century tecnologie,sono più interessato alle tecnologie emergenti 21st century, applicazioni e soluzioni industriali.

The Encyclopedia of Emerging Technologies sarà composta da 365 libri, ogni libro sarà incentrato su una singola tecnologia emergente. Puoi leggere l'elenco delle tecnologie emergenti e la loro categorizzazione per settore nella parte di Coming Soon, alla fine del libro.

365 libri per dare ai lettori la possibilità di aumentare le loro conoscenze su una singola tecnologia emergente ogni giorno nel corso di un anno.

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Introduzione

Come ho scritto questo libro?

In ogni libro di The Encyclopedia of Emerging Technologies, sto cercando di ottenere approfondimenti di ricerca istantanei e grezzi, direttamente dalle menti delle  persone,cercando di rispondere alle loro domande sulla tecnologia emergente.

Ci sono 3 miliardi di ricerche su Google ogni giorno e il 20% di queste non è mai stato visto prima. Sono come una linea diretta con i pensieri delle persone.

A volte è Come faccio a rimuovere l'inceppamento della carta. Altre volte, sono le paure strazianti e le brame segrete che  oserebbero solo condividere con Google.

Nella mia ricerca di scoprire una miniera d'oro non sfruttata di idee di contenuto  su Propulsione  alplasma,  uso molti strumenti per ascoltare i dati di completamento automatico da motori di ricerca comeGoogle, quindi tira fuori rapidamente ogni frase e domanda utile,lepersone stanno chiedendo intorno alla parola chiavePropulsione al plasma.

È una miniera d'oro di intuizioni dellepersone,  che posso usare per creare contenuti, prodotti e servizi freschi e ultra-utili. Le  personegentili, come te, vogliono davvero.

Le ricerche di persone sono il set di dati più importante mai raccolto sulla psiche umana. Pertanto, questo libro è un  prodotto live,  e  costantemente aggiornato da sempre più risposte a nuove domande sulla Propulsionealplasma, posteda persone, proprio come te e me, che si interrogano su questa nuova tecnologia emergente e vorrebbero saperne di più su di essa.

L'approccio per scrivere questo libro è quello di ottenere un livello più profondo di comprensione di come le persone cercano intorno a  Propulsione al plasma, rivelando domande e domande che nonpenserei necessariamente dalla cima della  mia  testa,e rispondendo a queste domande in  parole super facili  e  digeribili,  e per    navigare il  libro in giro in modo semplice.

Quindi, quando si tratta di scrivere questo libro, mi sono assicurato che sia il più ottimizzato e mirato possibile. Questo libro  ha lo scopodiaiutare le persone a comprendere e far crescere ulteriormente  le  loro conoscenze sulla Propulsionealplasma. Sto cercando di rispondere alle domande delle persone il più vicino possibile e mostrando molto di più.

È un modo fantastico e bello per esplorare domande e problemi che le personehanno  e  rispondere direttamentee  aggiungere intuizione, convalida e creatività al  contenuto del libro - anche presentazioni e proposte. Il libro  svela aree ricche, meno affollate e talvolta sorprendenti di  domanda diricerca  che altrimenti non raggiungerei.  Non c'è dubbio che, ci si aspetta di aumentare  la  conoscenza delle menti dei potenziali  lettori, dopo aver letto il libro usando questo approccio.

Ho applicato un approccio unico per rendere il contenuto di questo libro sempre fresco. Questo approccio dipende dall'ascolto delle menti delle persone, utilizzando gli strumenti di ascolto della ricerca. Questo approccio mi ha aiutato a:

Incontra i lettori esattamente dove si trovano, in modo da poter creare contenuti pertinenti che colpiscano un accordo e portino a una maggiore comprensione dell'argomento.

Tieni il dito saldamente sul polso, in modo da poter ricevere aggiornamenti quando le persone parlano di questa tecnologia emergente in modi nuovi e  monitorare le tendenze nel tempo.

Scopri tesori nascosti di domande hai bisogno di risposte sulla tecnologia emergente per scoprire intuizioni inaspettate e nicchie nascoste che aumentano la pertinenza del contenuto e gli danno un vantaggio vincente.

Smetti di perdere tempo in gutfeel e congetture sul contenuto desiderato dai lettori e riempi il contenuto del libro con ciò di cui le persone hanno bisogno e dì addio alle infinite idee di contenuto basate su  speculazioni.

Prendi decisioni solide e prendi menorischi, per ottenere posti in prima fila su ciò che le persone  vogliono leggere e vogliono sapere - in tempo reale - e utilizzare i dati di ricerca per prendere decisioni audaci, su qualiargomenti includere e quali argomenti escludere.

Semplifica la produzione dei miei contenuti per identificare le idee di contenuto senza dover setacciare manualmente le singole opinioni per risparmiare giorni e persino settimane di tempo.

È meraviglioso aiutare le persone ad aumentare le loro conoscenze in  modo  diretto semplicemente rispondendo alle loro domande.

Penso che l'approccio di scrittura di questo libro sia unico in quanto  raccoglie  e tiene traccia delle domande importanti poste  dai lettori  sui motori di ricerca.

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Riconoscimenti

Scrivere un libro è più difficile di quanto pensassi e più gratificante di quanto avrei mai potuto immaginare. Niente di tutto questo sarebbe stato possibile senza il lavoro svolto da prestigiosi ricercatorie  vorrei riconoscere i loro sforzi per aumentare la conoscenza del pubblico su questa tecnologia emergente.

***

Dedica

Per gli illuminati, quelli che vedono le cose in modo diverso, e vogliono che il mondo sia migliore - non amano lo status quo o lo stato esistente ... Puoi essere troppo in disaccordo con loro, e puoi discutere con loro ancora di più, ma non puoi ignorarli, e non puoi sottovalutarli, perché cambiano sempre le cose ... spingono la razza umana in avanti, e mentre alcuni possono vederli come pazzi o dilettanti, altri vedono genio e innovatori, perché quelli che sono abbastanza illuminati da pensare di poter cambiare il mondo, sono quelli che lo fanno, e conducono le persone all'illuminazione.

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Epigrafe

Un'astronave SpaceX alimentata da motori chimici methylox impiegherà fino a sei mesi per raggiungere Marte. Sulla Terra, l'esposizione alle radiazioni è inferiore a 2,5 milliseivert all'anno. Nel loro avvicinamento a Marte, i coloni dovranno affrontare livelli 300 volte superiori a quello. Possiamo usare tecnologie avanzate di propulsione al plasma superconduttive per ridurre il tempo a 30 giorni? Neutron Star Systems ha sviluppato un sistema di propulsione magnetoplasmadinamico migliorato che utilizza elettromagneti superconduttori ad alta temperatura di ossido di rame di bario delle terre rare per migliorare significativamente le prestazioni di propulsione al plasma consumando meno elettricità. Questa potrebbe essere la via del futuro per la propulsione dei voli spaziali.

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Sommario

Propulsione al plasma

Altri libri dell'autore

Serie dell'Autore

Propulsione al plasma

Diritto d’autore

Bonus

Prefazione

Introduzione

Riconoscimenti

Dedica

Epigrafe

Sommario

Capitolo 1: Motore di propulsione al plasma

Capitolo 2: Volo spaziale

Capitolo 3: Veicolo aereo elettromagnetico senza ali

Capitolo 4: Propulsione di veicoli spaziali alimentati elettricamente

Capitolo 5: Propulsore ioioi

Capitolo 6: Stellarator

Capitolo 7: Vela elettrica

Capitolo 8: MagBeam

Capitolo 9: Propulsione dei veicoli spaziali

Capitolo 10: Sistema avanzato di propulsione elettrica

Capitolo 11: Antigravità

Capitolo 12: Gravità artificiale

Epilogo

Informazioni sull'autore

Prossimamente

Appendici: Tecnologie emergenti in ogni settore

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Capitolo 1: Motore di propulsione al plasma

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Un propulsore durante la cottura di prova

Rappresentazione artistica del motore al plasma VASIMR

Un motore a propulsione al plasma è un tipo di propulsione elettrica che utilizza un plasma quasi neutro per generare spinta. Al contrario, i motori a propulsore iodico generano spinta estraendo una corrente iodica dalla sorgente di plasma e accelerandola ad alte velocità utilizzando griglie / anodi. Questi sono disponibili in una varietà di tipi (vedi propulsione elettrica). Tuttavia, nella letteratura scientifica, la frase propulsore al plasma è talvolta usata per riferirsi a propulsori che sono normalmente indicati come motori ionici.

I razzi al plasma normalmente non utilizzano griglie ad alta tensione o anodi / catodi per accelerare le particelle cariche nel plasma, ma piuttosto utilizzano correnti interne e potenziali per accelerare gli ioni, con conseguente minore velocità di scarico a causa della mancanza di alte tensioni di accelerazione.

Ci sono diversi vantaggi nell'utilizzare questo tipo di propulsore. L'assenza di reti anodiche ad alta tensione elimina un aspetto potenzialmente limitante a causa dell'erosione degli ioni di rete. Lo scarico del plasma è quasi neutro, il che significa che contiene un numero uguale di ioni positivi ed elettroni, consentendo una semplice ricombinazione ione-elettrone nello scarico per neutralizzare il pennacchio di scarico, eliminando la necessità di una pistola elettronica (catodo cavo). Utilizzando un'antenna esterna, un tale propulsore crea spesso il plasma sorgente utilizzando la radiofrequenza o la radiazione a microonde. Questa caratteristica, unita alla mancanza di catodi cavi (che sono sensibili a tutti tranne che ai gas nobili), consente di utilizzare questo propulsore con una vasta gamma di propellenti, dall'argon alle miscele d'aria di anidride carbonica all'urina degli astronauti.

I motori al plasma sono più adatti per le missioni interplanetarie.

Molte agenzie spaziali, tra cui l'Agenzia spaziale europea, l'Agenzia spaziale iraniana e l'Università nazionale australiana, hanno sviluppato sistemi di propulsione al plasma.

Storia

Alcuni motori al plasma sono stati utilizzati nelle missioni e hanno visto il tempo di volo attivo. La NASA ha collaborato con Busek per lanciare il primo propulsore ad effetto hall a bordo del satellite Tacsat-2 nel 2011. Il propulsore fungeva da sistema di propulsione primario per il satellite. Nello stesso anno, l'azienda ha rilasciato un altro propulsore a effetto hall. L'Università di Wuhan ha pubblicato una ricerca su un getto di plasma nel 2020.

Il VASIMR è stato sviluppato da Ad Astra Rocket Company. I generatori RF da 200 kW necessari per ionizzare il propellente sono prodotti dalla società canadese Nautel. Alcuni test dei componenti e studi Plasma Shoot vengono effettuati in un laboratorio in Liberia, Costa Rica. Il Dr. FranklinChang-Daz,un ex astronauta della NASA, è responsabile di questo progetto (CRC-USA).

La Costa Rican Aerospace Alliance ha annunciato la creazione di un supporto esterno per il VASIMR, che sarà installato all'esterno della Stazione Spaziale Internazionale. Questa fase del piano per testare il VASIMR in orbita avrebbe dovuto svolgersi nel 2016.

Vantaggi

Il valore dell'impulso specifico(Isp)dei motori al plasma è sostanzialmente superiore a quello della maggior parte degli altri tipi di tecnologia missilistica. Il propulsore VASIMR può essere strozzato per impulsi superiori a 12000 secondi e i propulsori hall hanno raggiunto i 2000 secondi. Questo è un importante miglioramento rispetto ai carburanti bipropellenti chimici standard per razzi, che hanno impulsi specifici di 450 s. I razzi al plasma con impulso elevato possono raggiungere velocità relativamente elevate per lunghi periodi di accelerazione. Secondo l'ex astronauta Franklin Chang-Diaz, il propulsore VASIMR può trasportare un carico utile su Marte in appena 39 giorni ad una velocità massima di 34 miglia al secondo (55 km / s).

Alcuni propulsori al plasma, come il mini-helicon, hanno ricevuto elogi per la loro facilità d'uso ed efficienza. La loro teoria del funzionamento è piuttosto basilare e possono usare un certo numero di gas o combinazioni di gas.

Queste qualità suggeriscono che i propulsori al plasma hanno valore per molti profili di missione.

Svantaggi

Il fabbisogno energetico è forse la barriera più significativa alla praticità dei propulsori al plasma. Ad esempio, il motore VX-200 utilizza 200 kW di potenza elettrica per creare 5 N di spinta o 40 kW / N. I reattori a fissione possono essere in grado di soddisfare questa esigenza di potenza, tuttavia la massa del reattore (compresi i meccanismi di reiezione del calore) può essere proibitiva.

L'erosione al plasma è un altro problema. Durante il funzionamento, il plasma può ablare termicamente le pareti della cavità del propulsore e della struttura di supporto, con conseguente guasto del sistema.

I motori al plasma non sono adatti per il lancio in orbita terrestre a causa della loro spinta estremamente bassa. Questi razzi hanno una spinta massima di circa 2 libbre in media. I propulsori al plasma sono estremamente efficienti in ampio spazio, ma non fanno nulla per compensare il costo dei razzi chimici in orbita.

Tipi di motore

Propulsori al plasma Helicon

I propulsori al plasma Helicon utilizzano onde elettromagnetiche a bassa frequenza (onde Helicon), che esistono all'interno del plasma quando è esposto a un campo magnetico statico. Un'antenna RF avvolta attorno a una camera a gas genera onde che eccitano il gas, con conseguente plasma. Il plasma viene scaricato ad alta velocità per generare spinta attraverso schemi di accelerazione che richiedono varie combinazioni di campi topologici elettrici e magnetici ideali. Sono classificati come propulsori senza elettrodi. Poiché questi propulsori possono utilizzare diversi propellenti, sono utili per voli prolungati. Possono essere creati utilizzando materiali economici come una bottiglia di soda di vetro.

Propulsori magnetoplasmadinamici

I propulsori magnetoplasmadinamici (MPD) generano spinta utilizzando la forza di Lorentz (una forza creata dall'interazione di un campo magnetico e una corrente elettrica). In presenza di un campo magnetico, la carica elettrica che scorre attraverso il plasma lo fa accelerare. La maggior parte dei propulsori al plasma pulsato si basa sulla forza di Lorentz per funzionare.

Propulsori induttivi pulsati

Anche i propulsori induttivi pulsati (PIT) impiegano la forza di Lorentz per generare spinta, ma non utilizzano elettrodi, evitando così l'erosione. Un campo magnetico rapidamente fluttuante induce ionizzazione e correnti elettriche nel plasma.

Propulsori al plasma senza elettrodi

I propulsori al plasma senza elettrodi utilizzano la forza ponderomotiva, che funziona su qualsiasi plasma o particella carica quando