Спосіб створення тяги в космічному просторі

Реферат: UA 89423 U UA 89423 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до транспортних засобів і може бути використана в рухових (тягових) системах для переміщення об'єктів, зокрема космічних об'єктів в просторі. Відомий спосіб створення тяги, що включає відкидання з деякою швидкістю частини маси об'єкту, робочого тіла (Исследование ракетных двигателей на жидком топливе. Пер. с англ. под ред. В.А. Ильинского. М., Мир, 1964). Недоліками цього способу є велика витрата відкиданої маси, потрібної для його здійснення. Можливо застосування міжпланетного і міжзіркового середовища як робочого тіла ракетних двигунів при наявності магнітних збиральників, але це стане можливим, коли характеристики наявних джерел магнітного поля будуть збільшені в сотні тисяч разів. Шляхи такого підвищення в наш час невідомі. Необхідність наявності великого запасу палива негативно позначається на масових характеристиках об'єкту, для якого використовується спосіб. Відомий спосіб створення тяги за допомогою сонячно-парусних рухових установок (Поляхова Е.Н. Космический полёт с солнечным парусом: проблемы и перспективы. М.: Наука, 1986 г.). Спосіб полягає в тому, що використовується зовнішнє, по відношенню до транспортного засобу (зіркове випромінювання або штучне, наприклад лазерний луч з Землі), випромінювання, яке віддзеркалюється від дзеркала, що знаходиться на космічному транспорті, таким чином світло додає імпульс транспорту. Недоліками способу є те, що у міжзоряному просторі світла від зірок замало, а досить потужних, придатних для цього лазерів ще немає. Це призводить до того, що такій двигун практично не може працювати в умовах міжзоряного і міжгалактичного простору. Відомий спосіб створення тяги за рахунок фотонного реактивного двигуна (Дмитриев А.С., Кошелев В.А. Космические двигатели будущего. В сб. Новое в жизни, науке, технике. Сер. "Космонавтика, астрономия" - 3. М.: Знание, 1982 г., с. 53), у якому фотони отримують з застосуванням антиматерії. Спосіб полягає в тому, що використовується анігіляція антиматерії з матерією, у результаті якої зароджуються кванти електромагнітного поля, які віддзеркалюються від дзеркала, яке знаходиться на космічному транспорті, у протилежному напряму його руху, таким чином світло додає імпульс транспорту. Недоліками способу є те, що велику частину продуктів реакції анігіляції складають продукти, які неможливо застосовувати, наприклад, нейтрино. Як прототип вибраний спосіб створення тяги за рахунок фотонного реактивного двигуна (Патент Російської Федерації RU2201527 від 1999.05.18), у якому фотони отримують з застосуванням лазерів. Недоліком прототипу є те, що лазери мають невеликий коефіцієнт корисної дії, малі максимальну довготривалу потужність та ресурс. Задачами, на рішення яких спрямована пропонована корисна модель, є підвищення максимальну довготривалої потужності, підвищення ресурсу і коефіцієнту корисної дії фотонного двигуна. Поставлена задача вирішується способом створення фотонної тяги в космічному просторі, і відрізняється тим, що фотони створюються за рахунок взаємодії з зовнішнім ізотропним випромінюванням, зокрема реліктовим випромінюванням, релятивістських елементарних часток, які прискорюються з застосуванням прискорювача елементарних часток, що циркулюють в двигуні в один бік в екранованому, а в другий - в відкритому просторі. Здійснюється спосіб наступним чином. На кресленні відображена одна з можливих схем здійснення способу. Прискорювач електронів 1 закрито від зовнішнього електромагнітного випромінювання металевим екраном 2 (на кресленні його затемнено) з одного боку, а з другого відкрито. Електрон 3 всередині екрану не взаємодіє з реліктовим випромінюванням. У відкритій частині прискорювача електрон взаємодіє з реліктовим випромінюванням згідно з формулою (Строение и эволюция вселенной. Зельдович Я.В., Новиков И.Д., Главная редакция физико-математической литературы издательства "Наука", 1975, 736 стр.):   2 dE / dt  a E / mc 2 s , 55 де: E - енергія електрона; t - час; a  2,7  1014 см/сек; s - повна щільність енергії електромагнітною поля (нехтувано мала), що включає енергію магнітного поля і енергію випромінювання, яка в свою чергу складається з енергії випромінювання зірок (всередині -12 3 -14 3 -13 галактики 10 ерг/см , поза галактики 10 ерг/см ) і енергії реліктового випромінювання (4·10 3 8 ерг/см ); c - швидкість світла, с = 3·10 м/с. Відомо, що похідна кінетичної енергії частки по часу дорівнює потужності F результуючої сили, що діє на частину: dE / dt  F , де F - результуюча сила звідкіля сила;  - швидкість частки, звідки 1 UA 89423 U 5 F  l / dE / dt . Для пучка з щільністю електронів т і об'ємом V сила Fn  nVl / dE / dt . Враховуючи, що кількість електронів у пучці (n V) зв'язана з струмом пучка I і швидкістю руху через довжину пучка L співвідношенням: n V  IL / e , де e - заряд електрону, вираз для сили взаємодії буде мати вигляд:   2   Fn  I L / e l /    a E / mc 2 s  .   10 15 20 25 30 Оскільки електрони зв'язані з прискорювачем двигуна через магнітне поле, яке утримує електрони на траєкторії руху, то ця сила діє на двигун. Незважаючи на те, що результатом дії двигуна є поява фотонів, сам двигун не є їх джерелом, тобто при його роботі не відбувається безпосереднього викиду фотонів, у двигуні відбувається передача енергії від робочого тіла (часток) фотонам, що з'являються в результаті взаємодії часток з електромагнітним полем, тобто, робоче тіло (частки, що прискорюються) не відкидаються, що не зовсім підпадає під визначення реактивною двигуна. Тим не менш, результатом роботи двигуна є рух двигуна в один бік, а фотонів в другий, що вкладається в поняття реактивного двигуна. Коефіцієнт корисної дії сучасних прискорювачів досягає 95 % і більше (Лебедев Л. II., Шальнов Л. В. Основы физики и техники ускорителей: Учеб. пособие для вузов.-2-е изд., перераб. и доп. - М: Энергоатомиздат, 1991. - 528 с.), що більше, ніж на порядок коефіцієнту корисної дії лазерів. Синхротронне випромінювання, яке утворюється при використанні прискорювача, також можна використовувати для створення реактивної тяги, застосувавши відповідні відбивачі. Перераховані факти у сукупності підвищують коефіцієнт корисної дії двигуна. Ресурс та максимальна довготривала потужність сучасного прискорювача суттєво більше, ніж у лазерів (мова йде про десятки і сотні років безперервної роботи), що значною мірою визначається конструкційними особливостями лазерів і прискорювачів. Можливість здійснення корисної моделі, що заявляється, підтверджується сучасним наявним рівнем науки і техніки: наявністю прискорювачів елементарних часток, добрим теоретичним обґрунтуванням взаємодії елементарних часток з електромагнітними полями, що дозволяє здійснити спосіб, що пропонується, в наш час. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Спосіб створення тяги в космічному просторі, який включає використання фотонів, який відрізняється тим, що фотони створюються за рахунок взаємодії з зовнішнім ізотропним випромінюванням, зокрема реліктовим випромінюванням, релятивістських елементарних часток, які прискорюються з застосуванням прискорювача елементарних часток, що циркулюють в двигуні в один бік в екранованому, а в другий - в відкритому просторі. 2 UA 89423 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3