Si pudiéramos aprovechar la fusión nuclear y usarla para impulsar una nave espacial, ¿qué tan rápido podríamos viajar?

Answer 1

Desafortunadamente, una tecnología como esta todavía está en la fase expiramental en la comunidad científica. Por muy atractivo que sea, el tiempo es lo que se interpone en nuestro camino hacia tales técnicas de propulsión.

La fusión nuclear es compleja, y entenderlo es un desafío en sí mismo.

Hablando de manera realista, lo más rápido que podríamos viajar al espacio con los métodos de fusión actuales no sería mucho más que los sistemas de lanzamiento SLS y Falcon Heavy empleados por la NASA y SpaceX.

Sin embargo, soy un soñador. Y como soñador, tiendo a mirar hacia el futuro para descifrar cuál es el potencial para el viaje interestelar.

Si se perfecciona, la fusión nuclear desbloqueará métodos de propulsión con resultados sorprendentes. Propulsión electromagnética, Hall Thrusters, propulsores de iones y mi favorito personal, el motor VASMIR.

El motor de cohete de magnetoplasma de impulso específico variable (VASIMR) es un nuevo tipo de propulsor eléctrico con muchas ventajas únicas. En un motor VASIMR, se inyecta gas como argón, xenón o hidrógeno en un tubo rodeado por un imán y una serie de dos acopladores de ondas de radio (RF). Los acopladores convierten el gas frío en plasma sobrecalentado y la boquilla magnética del cohete convierte el plasma. movimiento térmico en un chorro dirigido.

Principios de Operación

El objetivo principal del primer acoplador de RF es convertir el gas en plasma al ionizarlo o al soltar un electrón de cada átomo de gas. Se conoce como la sección del helicón , porque su acoplador tiene una forma tal que puede ionizar gas al lanzar ondas helicoidales. Los acopladores de Helicon son un método común para generar plasma. Después de la sección del helicón, el gas ahora es “plasma frío”, a pesar de que su temperatura es mayor que la superficie del Sol (5800 K). El plasma es una mezcla de electrones e iones (los átomos de los que fueron despojados). Los electrones e iones recién formados llevan carga y luego pueden estar contenidos por un campo magnético que protege el núcleo del cohete del plasma. El segundo acoplador se llama la sección Ion Cyclotron Heating (ICH) . ICH es una técnica utilizada en experimentos de fusión para calentar plasma a temperaturas del orden de las del núcleo del Sol (10 millones de K). Las ondas ICH solo empujan los iones a medida que orbitan alrededor de las líneas del campo magnético, lo que resulta en un movimiento acelerado y una temperatura más alta.

El movimiento térmico de los iones alrededor de las líneas del campo magnético es principalmente perpendicular a la dirección de desplazamiento del cohete y debe convertirse en flujo dirigido para producir empuje. El cohete utiliza una boquilla magnética para convertir el movimiento orbital de iones en un momento lineal útil que resulta en velocidades de iones del orden de 180,000 km / h (112,000 mph).

Nuestro motor | Ad Astra Rocket

Como puede ver, este dispositivo depende de la producción de energía. Es un dispositivo funcional y escalable, lo que significa que se puede aumentar en tamaño / energía para aumentar el empuje. El problema de llevar un motor como este en el espacio, la cantidad de energía (combustible) necesaria para hacerlo funcionar, sería más de lo que la nave espacial podría llevar consigo.

Al final, si la fusión nuclear se perfeccionó donde se logró una energía casi ilimitada en un pequeño reactor (piense en el reactor de arco Tony Stark), entonces pondría el potencial para este sistema de propulsión que actualmente podemos fabricar a 500,000 a 1,000,000 km / h de empuje . Esto sería con 2–4 motores VASMIR a escala en una nave espacial del tamaño de un transbordador espacial.

Distancia entre la Tierra y Marte = 54,600,000 km.

Empuje mínimo = 500,000 km / h

54,600,000 / 500,000 = 109.2 horas

109.2 / 24 = 4.5 días …

Por lo tanto, puede ver incluso en el extremo inferior de mi estimación de empuje, el tiempo total a Marte sería de alrededor de una SEMANA con el tiempo que se tarda en disminuir la velocidad para el descenso planetario y acelerar para un viaje interestelar efectivo.

Answer 2

Si bien la fusión parece ser el próximo gran salto, hay que argumentar que debería ser evitada por los gránulos de fisión nuclear activados por la materia.

La antimateria es terriblemente costosa de fabricar, pero es una forma terriblemente densa de almacenar energía. El compromiso es usar pequeñas cantidades para provocar explosiones micro-térmicas-nucleares detrás de una explosión muy fuerte y un escudo de radiación al final de un largo boom en la parte posterior de su nave espacial. La teoría es que cantidades microscópicas de antimateria, disparadas contra perdigones fisionables, detonarían una explosión tan controlable y empujarían tu nave.

Aun así, es muy poco probable que supere los 0.1 C, y recuerde, necesita acelerar el combustible suficiente para que cuando llegue a la mitad del camino, pueda girar y desacelerar.

Answer 3

Los motores de fusión son tan diversos y complicados como los motores químicos. Tenemos una amplia variedad de ambos combustibles y cómo aplicarlos, por lo que no debería sorprendernos que no haya una respuesta única.

Project rho enumera muchos motores de fusión, cada uno con sus propios pros y contras. El tipo más eficiente es el cohete de fusión pura, con una asombrosa velocidad de escape de 10,000,000 m / s . (Desafortunadamente, se combina con un empuje de 100N igualmente sorprendente . Es por eso que los postquemadores son buenos).

En este punto, su velocidad deseada es simplemente una función de cuánto combustible está dispuesto a transportar.

Answer 4

En teoria. Hasta 50 a 60 por ciento de la velocidad de la luz.

Todo dependerá de la cantidad de combustible que pueda llevar consigo. Y también cuán efectivo fue el reactor Fusion.

En una reacción de fusión normal, solo el 0,4% de la masa se convierte en energía. Pero si pudiéramos crear un proceso Fusion que pudiera aumentar la conversión de masa a energía, por ejemplo, un 5% o incluso un 10%, entonces podríamos tomar menos combustible y obtener los mismos resultados.

Idealmente, necesitaríamos algo que convirtiera el 50% de la masa utilizada en energía.

Pero viendo que ni siquiera tenemos la reacción normal de Fusion funcionando. No aguantaría la respiración.

Answer 5

No se trata del combustible, se trata del motor, podemos ir muy rápido en el espacio, lo que no podemos hacer es cambiar esa velocidad muy fácilmente si usamos fusjon para impulsar cohetes y llegamos a .1 c (velocidad de la luz) durante el tiempo que tardó en acelerar. necesita el mismo tiempo para desacelerar