• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Naturen
    5 Gröna tekniker för interplanetära rymdresor
    Vilken typ av grön teknik kan vi lita på för att få oss till avlägsna planeter? Se fler gröna vetenskapsbilder. iStockphoto/Thinkstock

    Den 20 juli, 1969, fyra dagar efter att ha skjutit ut i rymden, kommando- och servicemodulen Apollo 11 landade på jordens måne. Människor tittade på tv och ställde in radiostationer för att följa den dramatiska landningen. Det var kulmen på år av hårt arbete och träning. Att designa ett fordon som kan transportera människor till månen och tillbaka till jorden på ett säkert sätt var en utmaning.

    Columbia återvände säkert till jorden den 21 juli, 1969. Hela uppdraget varade 195 timmar, 18 minuter och 35 sekunder - det är lite längre än åtta dagar. Avståndet från jorden till månen i juli 1969 var cirka 222, 663 miles (358, 342 kilometer). Det kan få din dagliga pendling att verka obetydlig, men det är fortfarande bara ett hopp, hoppa och hoppa bort jämfört med ett besök på en närliggande planet.

    En resa till Venus, Jordens närmaste grannplanet, skulle kräva att du i genomsnitt korsar 0,6989 astronomiska rymdenheter. Det är bara mindre än 65 miljoner mil eller cirka 104,5 miljoner kilometer. Och förhållandena på Venus är inte idealiska för en tillflyktsort - yttemperaturen på planeten är 460 grader Celsius (860 grader Fahrenheit). En bättre semesterinsats är en resa till Mars eller en av dess månar, men de är ännu längre bort.

    Med dessa stora avstånd i åtanke, Det är viktigt att komma med effektiva system som använder så få resurser som möjligt. Annat, att komma från marken kan bli ett problem. Av sin natur, interplanetära resor måste vara gröna för att fungera. Vi har fem tekniker, inte listad i någon särskild ordning, som kan hjälpa människor att nå det fantastiska målet att sätta fot på en annan planet.

    Innehåll
    1. Grönt bränsle
    2. Rymdhissar
    3. Fusion
    4. Sol segel
    5. Vattenåtervinning

    5:Grönt bränsle

    En cyrogen kammare utformad för att testa drivmedel Courtesy NASA

    Det tar mycket resurser att sätta ett fordon i rymden. Alla dessa resurser är inte ofarliga. Hydrazin, används i raketbränsle, är ett kraftfullt drivmedel. Men det är också giftigt och frätande. Organisationer som NASA undersöker nu gröna drivmedelsalternativ till hydrazin.

    Helst, det nya drivmedlet skulle vara mindre farligt att hantera än nuvarande raketbränsle, minska kostnaderna för att organisera en rymdresa. Det bör också bryta ner i ofarliga komponenter, eliminerar risken för att förorena miljön.

    Att önska sig ett grönt alternativ till hydrazin får inte ett nytt drivmedel att visas magiskt. Det är därför NASA har bjudit in företag och organisationer att presentera tekniska demonstrationer av alternativa drivmedel. I februari 2012, NASA meddelade att de skulle acceptera förslag fram till slutet av april. Ett vinnande förslag kan tjäna upp till 50 miljoner dollar.

    Att minska miljöpåverkan av lanseringar är ett stort jobb. För att starta en rymdfärja i omloppsbana, NASA använde två fasta raketförstärkare, vardera bär 1 miljon pund (453, 592 kilo) drivmedel. Själva skytteln bar ytterligare en halv miljon gallon (1,9 miljoner liter) flytande bränsle [källa:NASA].

    4:Rymdhissar

    En rymdhiss kan bli ett alternativ till att spränga raketer i atmosfären. Hilsen LiftPort Group

    Att lista alla utmaningar i samband med att transportera människor säkert till en annan planet kan fylla en bok eller tre. Men ett av de tuffaste problemen att lösa har allt att göra med vikt. Ju tyngre en rymdfarkost är, desto mer bränsle behöver den för att undvika jordens gravitation.

    En resa till en annan planet skulle pågå i flera månader. Förutsatt att du antingen kommer att starta butik på en ny planet eller planera en returresa, du behöver gott om tillbehör för att hålla dig vid liv. Dessa tillbehör har vikt och volym, kräver mer bränsle för att få dig upp i rymden i första hand.

    En möjlig lösning på detta problem är att bygga en rymdhiss. Så här fungerar det:Vi lägger något med mycket massa i geosynkron bana runt jorden - det betyder att det kommer att stanna i en bana över en fast punkt på planetens yta. Sedan fäster vi en kabel mellan den kretsande massan och en förankringspunkt på jorden. Nu är det bara att bygga en hiss som kan klättra ut kabeln ut i rymden!

    Det låter som science fiction, men många ingenjörer och forskare arbetar med att bygga rymdhissar. Jämfört med att skjuta upp en raket i rymden, en rymdhiss är ett fynd. Hissen kan ta utrustning och till och med människor ut i rymden. Väl där, vi kunde montera rymdskeppsbitar och bygga ett hantverk i rymden själv. Det finns ingen anledning att starta fartyget från jorden eftersom det redan kommer att vara i omloppsbana.

    3:Fusion

    När du väl är i rymden, vare sig genom att skjuta upp en raket eller lämna en rymdstation, du behöver något sätt att driva din rymdfarkost mot sin destination. Det kan kräva att du bär en bränslekälla ombord. Helst, du har ett effektivt system så att du inte behöver ägna för mycket utrymme för att transportera bränsle. En möjlig lösning är fusion.

    Fusion är metoden som solen genererar energi på. Under intensivt tryck och värme, väteatomer slår in i varandra och bildar helium. Väte har en enda proton och helium har två av dem. Under denna process där två väteatomer smälter samman, frigörs neutroner och energi.

    Men det finns ett stort problem - vi har inte kommit på hur man använder fusion för att generera kraft på ett pålitligt och hållbart sätt. Processen kräver otroliga mängder värme och tryck. Bara att skapa de förutsättningar som krävs för fusion kan kräva mycket energi helt på egen hand. Målet är att nå en punkt där vi kan initiera fusion och hålla processen igång medan vi skördar energi. Vi är inte där än.

    Om vi ​​någonsin kommer dit, fusion kan vara ett bra val för att driva rymdfarkoster. Vi kunde skörda mycket energi från en relativt liten mängd bränsle. Fusion kan generera den kraft som behövs för att driva thrusterar för att möjliggöra justeringar under flygningen när vi flyger oss till nästa planet. Men om fusion är ett praktiskt alternativ återstår att se.

    Det är kallt, Man

    Ännu mer svårfångad än en fungerande fusionsreaktor är en som fungerar vid relativt låga temperaturer. Den vetenskapliga konsensusen är att kall fusion inte är praktisk och kan vara omöjlig [källa:Park].

    2:Solar Sails

    En fyrkvadrant, 20-meters solsegelsystem är fullt utplacerat under testning vid NASA Glenn Research Centers Plum Brook-anläggning i Sandusky, Ohio. Med tillstånd av NASA

    Ett annat alternativ till sprängning mot avlägsna planeter med raketpropeller är att segla dit. Men vad tjänar segel i en miljö som inte har vind? Gå in i solseglet!

    Sol segel använda solen som motor. Solen släpper ut fotoner - de grundläggande ljusenheterna. Vi vet att fotoner fungerar som både vågor och partiklar. Fotoner kan verka obetydliga för oss här på jorden men de utövar en kraft på föremål när de kommer i kontakt med dem. Detta inkluderar sol segel.

    Ett solsegel är tillverkat av en ultratunn spegel som sträcker sig över ett stort område. När fotoner slår mot spegeln, de utövar en kraft och trycker mot seglet. Seglet träffas av miljarder fotoner - tillräckligt för att skjuta seglet och allt det kan rycka med genom rymden.

    I början, att resa i ett fordon som dras av ett solsegel skulle vara ganska tråkigt. Du skulle inte ha så mycket inledande dragkraft som du gör med en raket. Men kraften hos dessa fotoner kan inte förnekas, och ditt rymdfarkoster skulle fortsätta accelerera långt bortom den punkt som en thruster skulle klara. Du behöver inte bara oroa dig för att tanka ditt rymdfarkoster för interplanetära resor, du når också din destination snabbare!

    Sol segel kan fungera bra i rymden, men de är inte utformade för att få ett hantverk bort från en planets yta. För det, vi skulle fortfarande behöva antingen använda raketer eller konstruera rymdfarkosten i omloppsbana. Och ett solsegel kan kanske få oss till en annan planet men utan andra sätt att lämna vår nya värld skulle vi fastna där. Men för en enkel resa till en annan planet, ett solsegel kan vara precis grejen - och du behöver aldrig oroa dig för att bränslet ska ta slut.

    1:Vattenåtervinning

    Skylab 3 -piloten Jack R. Lousma tar ett varmt bad. Detta vatten skulle behöva återvinnas för ytterligare användning för att spara resurser och lagringsutrymme. Med tillstånd av NASA

    Att driva ett rymdfarkoster för att ta oss till en annan planet är bara en utmaning. En annan är att se till att vi har resurser för att hålla oss vid liv ombord på vårt rymdfarkoster medan vi tar oss till vår destination. Även ett besök på en närliggande planet skulle kräva månaders resa. Med vikt och utrymme till en sådan premium, hur bestämmer du hur mycket vatten som ska tas med och hur hanterar du det?

    Att säga att varje droppe vatten ombord på en rymdfarkost är dyrbar är en underdrift. Ombord på den internationella rymdstationen finns system som återvinner 93 procent av vattnet som används [källa:NASA]. Processerna renar vatten så att det kan användas upprepade gånger, minska behovet av att skicka mer vatten från jorden.

    Det betyder grått vatten - avloppsvattnet som produceras efter rengöring av disk, kläder eller till och med människor - kan göras till dricksvatten igen. Men det är inte allt! Till och med svett och ja, urin bearbetas. Allt filtreras bort och bara rent vatten återstår.

    Avloppsvattnet rör sig in i en destilleri. Destillatorn roterar för att simulera gravitationen - annars skulle föroreningar i vätskan inte separeras. Vatten passerar genom ett filtreringssystem som använder material som kol och kemiska föreningar för att binda till föroreningar, låter bara vattnet passera.

    En lång rymdflygning har inte chansen att hämta mer vatten under vägen. Att bevara varje möjlig droppe kommer att vara en nödvändighet. Och en del av den tekniken kan till och med hitta in i system här nere på jorden.

    Mycket mer information

    Författarens anmärkning:5 gröna teknologier för interplanetära rymdresor

    Grön teknik och interplanetära rymdresor kan verka som en konstig kombination, men det är vettigt. Grön teknik handlar om att hitta miljövänliga och effektiva sätt att nå mål. Interplanetära resor kräver nödvändigtvis effektivitet och säkerhet. Det är roligt att tänka sig att korsa galaxen i ett rymdskepp utrustat med replikatorer och holodeck, men det är en säker satsning att våra tidiga dagar med rymdresor kommer att handla mer om att få alla ansträngningar att räknas.

    relaterade artiklar

    • 10 galna former av alternativ energi
    • Topp 5 gröna myter
    • 5 Framtidens gröna städer
    • Har jorden nått sin bärighet?
    • 10 Möjliga transportföroreningar

    Fler fantastiska länkar

    • NASA
    • Jet Propulsion Laboratory

    Källor

    • Brauenig, Robert. "Raketdrivmedel." Raket- och rymdteknik. 2008. (28 mars, 2012) http://www.braeunig.us/space/propel.htm
    • Brumfiel, Geoffrey. "Experter tjafsar över kostnaden för kärnfusionsforskning." NPR. 27 juli, 2010. (27 mars, 2012) http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=128778289
    • Carter, Lynn. "Om Mars bara är cirka 35-60 miljoner mil bort vid nära håll, varför tar det 6-8 månader att komma dit? "Nyfiken på astronomi. Cornell University. maj 2003. (28 mars, 2012) http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=547
    • Coffey, Jerry "Hur lång tid tar det att komma till Mars?" Universum idag. 4 juni kl. 2008. (28 mars, 2012) http://www.universetoday.com/14841/how-long-does-it-take-to-get-to-mars/
    • Environmental Protection Agency. "Hydrazin." Januari 2000. (27 mars, 2012) http://www.epa.gov/ttn/atw/hlthef/hydrazin.html
    • Heussner, Ki Mae. "One-Way Mars Mission:Skulle du vågat gå?" ABC News. 13 januari 2011. (28 mars, 2012) http://abcnews.go.com/Technology/mission-mars-boldly/story?id=12607453#.T3THimEV3GF
    • Irvine, Dekanus. "Expresslyft till stjärnorna." CNN. 4 december 2006. (28 mars, 2012) http://edition.cnn.com/2006/TECH/space/09/18/space.elevator/
    • Jones, Willie. "En Fusion Thruster för rymdresor." Ieee Spectrum. Augusti 2011. (27 mars, 2012) http://spectrum.ieee.org/aerospace/space-flight/a-fusion-thruster-for-space-travel
    • LaMonica, Martin. "En verklighetskontroll av kärnfusion vid MIT." CNET. 29 juni kl. 2011. (27 mars, 2012) http://news.cnet.com/8301-11128_3-20075206-54/a-reality-check-on-nuclear-fusion-at-mit/
    • NASA. "Green Flight Challenge." (29 mars, 2012) http://www.nasa.gov/offices/oct/early_stage_innovation/centennial_challenges/general_aviation/index.html
    • NASA. "Återvinning av vatten är inte bara för jorden längre." 17 november, 2008. (28 mars, 2012) http://www.shermanstravel.com/perfect_trips/American_Southwest
    • NASA. "Rymdfärjan och den internationella rymdstationen Vanliga frågor." 24 februari 2008. (28 mars, 2012) http://www.nasa.gov/centers/kennedy/about/information/shuttle_faq.html#14
    • NASA. "Vatten på rymdstationen." 1 november 2000. (28 mars 2012) http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2000/ast02nov_1/
    • Parkera, Robert. "Voodoo Science." Oxford University Press:Oxford, Storbritannien 2000.
    • Saeta, Peter N. "Vad är det nuvarande vetenskapliga tänkandet om kall fusion? Finns det någon möjlig validitet för detta fenomen?" Scientific American. 21 oktober 1999. (28 mars, 2012) http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=what-is-the-current-scien
    • Smithsonian. "Apollo 11." National Air and Space Museum. (27 mars, 2012) http://www.nasm.si.edu/collections/imagery/apollo/as11/a11facts.htm
    • Steitz, David och Newton, Kimberly. "NASA söker förslag på demonstrationer av grön drivmedelsteknik." 8 februari 2012. (27 mars, 2012) http://www.nasa.gov/home/hqnews/2012/feb/HQ12-046_TDM_Green_Propellant.html
    • Rymdhissreferensen. http://spaceelevator.com/
    • Wolfram Alpha. "Vad är avståndet mellan jorden och Mars?" (28 mars, 2012) http://www.wolframalpha.com/input/?i=distance+between+earth+and+mars
    • Wolfram Alpha. "Vad är avståndet mellan jorden och Venus?" (28 mars, 2012) http://www.wolframalpha.com/input/?i=distance+between+earth+and+venus

    Wolfram Alpha. "Vad var avståndet mellan jorden och månen i juli, 1969? "(28 mars 2012) http://www.wolframalpha.com/input/?i=distance+between+earth+and+the+moon+july+1969

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com