Razzo A Fusione: Un passo avanti per inviare umani su Marte

Di Fouad Sabry

Cos'è un razzo a fusione

Il concetto di razzo a fusione si riferisce a un progetto teorico per un razzo che sarebbe alimentato dalla propulsione a fusione. Un tale razzo sarebbe in grado di offrire un'accelerazione efficace e continua nello spazio senza la necessità di trasportare una quantità significativa di carburante. Il concetto richiede una tecnologia per l'energia da fusione che vada oltre le capacità dei sistemi odierni, nonché razzi molto più grandi e sofisticati.

Come ne trarrai vantaggio

(I) Approfondimenti e convalide sui seguenti argomenti:

Capitolo 1: Razzo a fusione

Capitolo 2: Viaggio interstellare

Capitolo 3: Interplanetario volo spaziale

Capitolo 4: Propulsione di veicoli spaziali

Capitolo 5: Razzo termico nucleare

Capitolo 6: Reattore a fissione gassosa

Capitolo 7: Nucleare razzo in acqua salata

Capitolo 8: Bussard ramjet

Capitolo 9: Razzo antimateria

Capitolo 10: Propulsione nucleare a impulsi

Capitolo 11 : Propulsione nucleare a impulsi catalizzata dall'antimateria

Capitolo 12: Robert W. Bussard

Capitolo 13: Progetto Orion (propulsione nucleare)

Capitolo 14: Propulsione nucleare

Capitolo 15: Progetto Daedalus

Capitolo 16: Progetto Longshot

Capitolo 17: Sonda interstellare

Capitolo 18: Propulsione elettrica di veicoli spaziali

Capitolo 19: Progetto Valkyrie

Capitolo 20: Reattore a nucleo di gas

Capitolo 21: Direct Fusion Drive

(II) Rispondendo al pubblico top domande sul razzo a fusione.

(III) Esempi del mondo reale per l'uso del razzo a fusione in molti campi.

(IV) 17 appendici per spiegare, brevemente, 266 tecnologie emergenti in ciascuno settore per avere una comprensione completa a 360 gradi delle tecnologie dei razzi a fusione.

A chi è rivolto questo libro

Professionisti, studenti universitari e laureati, appassionati, hobbisti e coloro che vogliono andare oltre le conoscenze o le informazioni di base per qualsiasi tipo di razzo a fusione.

• Lingua: Italiano
• Editore: Un Miliardo Di Ben Informato [Italian]
• Data di uscita: 5 nov 2022

Anteprima del libro

Diritto d’autore

Fusion Rocket Copyright © 2022 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 quella di un recensore, 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

Puoi inviare un'e-mail a [e-mail] con oggetto Fusion Rocket: Un passo più vicino per inviare esseri umani su Marte, 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 studente della Secondary School of Advanced Students.

È straordinariamente 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 tipicamente usato per indirizzare 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 del corso 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, dallozero assoluto ai semiconduttori, quasi ogni tecnologia, a quel tempo, era spiegata con illustrazioni colorate e parole semplici. Ho iniziato a leggere l'enciclopedia e, naturalmente, non sono stato in grado di finirlo 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 ho avuto quando ero al liceo, ma invece delle tecnologie del 20 ° secolo  , sono più interessato alle tecnologie, alle applicazioni e alle soluzioni industriali emergenti del 21° secolo.

The Encyclopedia of Emerging Technologies sarà composto 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.

Introduzione

Come ho scritto questo libro?

In ogni libro di The Encyclopedia of Emerging Technologies, sto cercando di ottenere intuizioni di ricerca istantanee e grezze, 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 i desideri segreti che oserebbero sempre e solo condividere con Google.

Nella mia ricerca per scoprire una miniera d'oro non sfruttata di idee di contenuto su Fusion Rocket, uso molti strumenti per ascoltare i dati di completamento automatico dai motori di ricerca come Google, quindi sforna rapidamente ogni frase e domanda utile, le persone chiedono intorno alla parola chiave Fusion Rocket.

È una miniera d'oro di intuizioni delle persone, che posso usare per creare contenuti, prodotti e servizi freschi e ultra-utili. Le persone gentili, 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 dal vivo, e costantemente aggiornato da sempre più risposte a nuove domande su Fusion Rocket, poste da persone, proprio come te e me, che si interrogano su questa nuova tecnologia emergente e vorrebbero saperne di più.

L'approccio per scrivere questo libro è quello di ottenere un livello più profondo di comprensione di come le persone cercano intorno a Fusion Rocket, rivelando domande e domande che non penserei necessariamente dalla cima della mia testa, e rispondendo a queste domande in parole super facili e digeribili, e di navigare nel libro in modo diretto.

Quindi, quando si tratta di scrivere questo libro, mi sono assicurato che sia il più ottimizzato e mirato possibile. Lo scopo di questo libro è aiutare le persone a comprendere ulteriormente e far crescere le loro conoscenze su Fusion Rocket. Sto cercando di rispondere alle domande delle persone il più fedelmente possibile e mostrando molto di più.

È un modo fantastico e bello per esplorare le domande e i problemi che le persone hanno e rispondere direttamente, e aggiungere intuizione, convalida e creatività al contenuto del libro - anche presentazioni e proposte. Il libro svela aree ricche, meno affollate e talvolta sorprendenti della domanda di ricerca che altrimenti non raggiungerei. Non c'è dubbio che, ci si aspetta che aumenti 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 una corda e guidino 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 che richiedono risposte sulla tecnologia emergente per scoprire intuizioni inaspettate e nicchie nascoste che aumentano la pertinenza del contenuto e gli danno un vantaggio vincente.

Gli elementi costitutivi per scrivere questo libro includono quanto segue:

(1) Ho smesso di perdere tempo in congetture e congetture sul contenuto voluto dai lettori, ho riempito il contenuto del libro con ciò di cui la gente ha bisogno e ho detto addio alle infinite idee di contenuto basate su speculazioni.

(2) Ho preso decisioni solide, e preso meno rischi, per ottenere posti in prima fila per ciò che le persone vogliono leggere e vogliono sapere - in tempo reale - e utilizzare i dati di ricerca per prendere decisioni audaci, su quali argomenti includere e quali argomenti escludere.

(3) Ho semplificato la mia produzione di contenuti per identificare le idee di contenuto senza dover passare manualmente al setaccio le opinioni individuali per risparmiare giorni e persino settimane di tempo.

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

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

Riconoscimenti

Scrivere un libro è più difficile di quanto pensassi e più gratificante di quanto avrei mai potuto immaginare. Nulla di tutto ciò sarebbe stato possibile senza il lavoro svolto da prestigiosi ricercatori, e 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 ancora di più con loro, 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 geni 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.

Epigrafe

Il concetto di un razzo a fusione si riferisce a un progetto teorico per un razzo che sarebbe alimentato dalla propulsione a fusione. Un tale razzo sarebbe in grado di offrire un'accelerazione efficace e continua nello spazio senza la necessità di trasportare una quantità significativa di carburante. Il concetto richiede una tecnologia di energia a fusione che va oltre le capacità dei sistemi odierni, così come razzi che sono molto più grandi e sofisticati.

Sommario

Diritto d’autore

Bonus

Prefazione

Introduzione

Riconoscimenti

Dedica

Epigrafe

Sommario

Capitolo 1: Razzo a fusione

Capitolo 2: Viaggio interstellare

Capitolo 3: Volo spaziale interplanetario

Capitolo 4: Propulsione di veicoli spaziali

Capitolo 5: Razzo termico nucleare

Capitolo 6: Reattore a fissione gassosa

Capitolo 7: Razzo nucleare ad acqua salata

Capitolo 8: Bussard ramjet

Capitolo 9: Razzo antimateria

Capitolo 10: Propulsione a impulsi nucleari

Capitolo 11: Propulsione a impulsi nucleari catalizzata da antimateria

Capitolo 12: Robert W. Bussard

Capitolo 13: Progetto Orion (propulsione nucleare)

Capitolo 14: Propulsione nucleare

Capitolo 15: Progetto Dedalo

Capitolo 16: Progetto Longshot

Capitolo 17: Sonda interstellare

Capitolo 18: Propulsione elettrica di veicoli spaziali

Capitolo 19: Progetto Valkyrie

Capitolo 20: Razzo del reattore a nucleo di gas

Capitolo 21: Direct Fusion Drive

Epilogo

Informazioni sull'autore

Prossimamente

Appendici: Tecnologie emergenti in ogni settore

Capitolo 1: Razzo a fusione

Il concetto di un razzo a fusione si riferisce a un progetto teorico per un razzo che sarebbe alimentato dalla propulsione a fusione. Un tale razzo sarebbe in grado di offrire un'accelerazione efficace e continua nello spazio senza la necessità di trasportare una quantità significativa di carburante. Il concetto richiede una tecnologia di energia a fusione che va oltre le capacità dei sistemi odierni, così come razzi che sono molto più grandi e sofisticati.

La propulsione a impulsi nucleari a fusione è un metodo che può essere utilizzato per creare propulsione utilizzando l'energia derivata dalla fusione nucleare.

L'altissimo impulso specifico offerto dalla fusione è il vantaggio principale di questo processo, mentre la massa (presumibilmente) enorme del reattore è lo svantaggio principale. Esiste la possibilità che un razzo a fusione possa creare meno radiazioni di un razzo a fissione, il che comporterà una riduzione della quantità di massa di schermatura richiesta. L'uso di bombe all'idrogeno, come suggerito nel Progetto Orion, è il metodo più affidabile per la produzione di un razzo a fusione; tuttavia, una tale astronave sarebbe molto grande e l'uso di tali armi è proibito dal Trattato sulla messa al bando parziale dei test nucleari. Per questo motivo, l'uso di razzi alimentati da bombe sarebbe molto probabilmente limitato ai confini dello spazio. Invece di utilizzare l'azionamento diretto, un metodo alternativo impiega l'utilizzo della propulsione elettrica (come la propulsione ionica) utilizzando l'energia elettrica creata tramite fusione.

I propulsori ionici e altri tipi di propulsione per veicoli spaziali sono molto efficaci, ma il loro funzionamento richiede l'uso di energia elettrica. La quantità di potenza che può essere creata in determinate circostanze è il fattore limitante nella quantità di spinta che può essere prodotta (ad esempio, un driver di massa). Tale nave può essere azionata da un generatore elettrico alimentato da energia da fusione. Uno degli svantaggi è che i metodi tradizionali di generazione di elettricità richiedono un pozzo di energia a bassa temperatura, che è difficile (nel senso che è pesante) da implementare in un'astronave. Questo problema può essere parzialmente risolto dalla trasformazione diretta dell'energia cinetica contenuta nei prodotti della fusione in energia elettrica.

Lo scarico della reazione di fusione potrebbe essere inviato nella parte posteriore del razzo per creare propulsione senza la necessità della generazione intermedia di energia. Questa è un'idea intrigante. Questo sarebbe molto più semplice da fare con alcuni tipi di sistemi di confinamento, come gli specchi magnetici, che con altri (ad esempio i tokamak). Inoltre, è più attraente per l'uso di combustibili avanzati (vedi fusione aneutronica). Nella propulsione elio-3, la fusione degli atomi di elio-3 servirebbe come fonte primaria di energia. In un reattore, l'elio-3, un isotopo dell'elio che ha due protoni e un neutrone, potrebbe essere fuso con il deuterio per produrre forme più stabili dell'elemento. Il rilascio di energia che si verifica di conseguenza ha il potenziale per forzare il propellente fuori dal portello posteriore del veicolo spaziale. L'abbondanza di elio-3 sulla luna è la motivazione principale dietro l'idea di usarlo come combustibile per veicoli spaziali. Secondo le stime fatte dagli scienziati, c'è circa un milione di tonnellate di elio-3 che è accessibile sulla luna. Solo il 20% della potenza generata dalla reazione D-T potrebbe essere impiegata in questo modo; L'altro 80% della potenza viene rilasciata sotto forma di neutroni, che non possono essere diretti da campi magnetici o pareti solide e quindi sarebbero difficili da dirigere verso la propulsione. Il decadimento beta del trizio, che a sua volta può essere creato da deuterio, litio o boro, è il processo che porta alla formazione di elio-3.

Anche se una reazione di fusione che può mantenersi non può essere costruita, è ancora concepibile utilizzare la fusione per migliorare le prestazioni di un altro sistema di propulsione, come un motore VASIMR. Questo potrebbe essere fatto anche nel caso in cui la fusione autosufficiente non possa essere sviluppata.

Il plasma deve essere contenuto affinché ci sia un processo di fusione sostenuto. Il tokamak, che è una sorta di fusione a confinamento magnetico, è la configurazione per la fusione terrestre che ha ricevuto la maggiore attenzione della ricerca. Poiché i tokamak, così come sono ora costruiti, hanno un peso molto elevato, il rapporto tra spinta e peso sembrerebbe insoddisfacente. Il progetto del veicolo speculativo Discovery II è stato concepito dal Glenn Research Center della NASA, e una delle sue idee era quella di utilizzare un piccolo reattore toro sferico con rapporto di aspetto. Il Discovery II potrebbe trasportare un carico utile di 172 tonnellate a Giove in 118 giorni (o 212 giorni a Saturno) utilizzando 861 tonnellate di propellente all'idrogeno, oltre a 11 tonnellate di combustibile per la fusione di elio-3-deuterio (D-He3). Giove potrebbe essere raggiunto in 118 giorni e Saturno potrebbe essere raggiunto in 212 giorni. L'idrogeno viene riscaldato dai detriti del plasma di fusione, che si traduce in un aumento della spinta a scapito di una diminuzione della velocità di scarico (tra 348 e 463 chilometri all'ora) e, quindi, un aumento della massa del propellente.

La fusione a confinamento inerziale (ICF), l'alternativa più importante al confinamento magnetico, è attualmente oggetto di ricerca e sviluppo nell'ambito del Progetto Daedalus. Un fascio di elettroni o un laser verrebbero utilizzati per accendere un minuscolo pellet di combustibile di fusione (con un diametro di pochi millimetri), che andrebbe poi incontro alla fusione. Un campo magnetico viene utilizzato per modellare la piastra di spinta, che produce quindi una spinta diretta. In teoria, la reazione dell'elio-3-deuterio o una reazione di fusione aneutronica potrebbe essere utilizzata per massimizzare l'energia nelle particelle cariche riducendo contemporaneamente la quantità di radiazione prodotta; Tuttavia, è altamente discutibile se sarebbe tecnicamente fattibile o meno utilizzare una di queste reazioni. Il confinamento inerziale è stato utilizzato sia negli studi di progettazione completi condotti nel 1970 per l'azionamento Orion che per il Progetto Daedalus. Nel 1980, i ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory e della NASA hanno lavorato su un concetto per un Veicolo per applicazioni di trasporto interplanetario che è stato alimentato da ICF (VISTA). Il veicolo spaziale conico VISTA ha la capacità di trasferire un carico fino a 100 tonnellate nell'orbita di Marte e poi tornare sulla Terra in 130 giorni. In alternativa, può consegnare lo stesso carico utile all'orbita di Giove e poi tornare sulla Terra in 403 giorni. Per alimentare la reazione di fusione, sono necessarie 41 tonnellate di deuterio e trizio, noto anche come combustibile di fusione D-T, e 4.124 tonnellate di propellente all'idrogeno. La velocità dello scarico sarebbe di 157 chilometri al secondo.

La fusione a bersaglio magnetizzato (MTF) è un approccio relativamente nuovo che combina le migliori caratteristiche degli approcci più ampiamente studiati della fusione a confinamento magnetico (cioè del confinamento di buona energia) e della fusione a confinamento inerziale (cioè riscaldamento a compressione efficiente e contenimento senza parete del plasma fusibile). MTF è l'acronimo di magnetic target fusion ed è abbreviato in MTF. Nell'approccio magnetico, il combustibile di fusione viene riscaldato in un plasma mentre è confinato a bassa densità da campi magnetici. D'altra parte, nell'approccio di confinamento inerziale, la fusione viene avviata comprimendo rapidamente il bersaglio al fine di aumentare significativamente la densità del combustibile e, di conseguenza, la temperatura. Invece di utilizzare laser potenti, MTF impiega pistole al plasma, note anche come metodi di accelerazione elettromagnetica. Ciò si traduce in piccoli reattori che sono sia economici che leggeri. Rispetto ai progetti Discovery II e VISTA, questo design sarebbe molto più compatto e avrebbe un impatto inferiore sull'ambiente grazie alla sua velocità di scarico significativamente maggiore (700 chilometri all'ora).

Il confinamento elettrostatico inerziale, spesso noto come IEC, è un'altra idea importante per il contenimento dei razzi a fusione. Esempi di IEC includono il fusore Farnsworth-Hirsch e la variante Polywell sviluppata da Energy-Matter Conversion Corporation (EMC2). L'Università dell'Illinois ha sviluppato un piano per una Fusion Ship II che ha una massa di 500 tonnellate ed è in grado di trasportare un carico con equipaggio di 100.000 chilogrammi sulla luna di Giove Europa in 210 giorni. Propulsori a razzo ionico con una velocità di scarico di 343 km/s sono utilizzati a bordo della Fusion Ship II, che è alimentata da dieci reattori a fusione IEC D-He3. Per un viaggio di sola andata verso il sistema di Giove che richiederebbe un anno, la proposta avrebbe bisogno di 300 tonnellate di propellente argon.

La propulsione a impulsi nucleari catalizzata dall'antimateria è una proposta che è ancora più lontana nel regno della speculazione. Questa idea propone di utilizzare l'antimateria per catalizzare