5 Grønne teknologier til interplanetariske rumrejser

Den 20. juli, 1969, fire dage efter opsendelsen i rummet, kommando- og servicemodulet Apollo 11 landede på Jordens måne. Folk så fjernsyn og indstillede radiostationer for at følge den dramatiske landing. Det var kulminationen på mange års hårdt arbejde og træning. Det var en udfordring at designe et køretøj, der kunne transportere mennesker til månen og tilbage til Jorden sikkert.

Columbia vendte sikkert tilbage til Jorden den 21. juli, 1969. Hele missionen varede 195 timer, 18 minutter og 35 sekunder - det er lidt længere end otte dage. Afstanden fra Jorden til månen tilbage i juli 1969 var cirka 222, 663 miles (358, 342 kilometer). Det kan få din daglige pendling til at virke ubetydelig, men det er stadig bare et hop, spring og spring væk i forhold til et besøg på en naboplanet.

En tur til Venus, Jordens nærmeste naboplanet, ville kræve, at du i gennemsnit krydser 0,6989 astronomiske rumenheder. Det er bare mindre end 65 millioner miles eller omkring 104,5 millioner kilometer. Og forholdene på Venus er ikke ideelle til en flugt - overfladetemperaturen på planeten er 460 grader Celsius (860 grader Fahrenheit). Et bedre feriespil er en tur til Mars eller en af ​​dens måner, men de er endnu længere væk.

Med disse store afstande i tankerne, Det er vigtigt at komme med effektive systemer, der bruger så få ressourcer som muligt. Ellers, komme af jorden kan blive et problem. I sagens natur, interplanetariske rejser skal være grønne for at fungere. Vi har fem teknologier, ikke angivet i en bestemt rækkefølge, der kunne hjælpe mennesker med at nå det forbløffende mål at sætte fod på en anden planet.

1. Grønt brændstof
2. Rumelevatorer
3. Fusion
4. Solsejl
5. Vandgenbrug

5:Grønt brændstof

Det kræver mange ressourcer at sætte et køretøj ud i rummet. Ikke alle disse ressourcer er ufarlige. Hydrazin, bruges i raketbrændstof, er et kraftigt drivmiddel. Men det er også giftigt og ætsende. Organisationer som NASA undersøger nu grønne drivmiddelalternativer til hydrazin.

Ideelt set, det nye drivmiddel ville være mindre farligt at håndtere end det nuværende raketbrændstof, reducere omkostningerne ved at organisere en rumrejse. Det bør også bryde ned i ufarlige komponenter, eliminerer risikoen for forurening af miljøet.

At ønske sig et grønt alternativ til hydrazin får ikke et nyt drivmiddel til magisk fremtræden. Derfor har NASA inviteret virksomheder og organisationer til at præsentere teknologiske demonstrationer af alternative drivmidler. I februar 2012, NASA meddelte, at det ville acceptere forslag indtil slutningen af ​​april. Et vindende forslag kan tjene op til $ 50 millioner.

At reducere miljøpåvirkningen ved lanceringer er et stort arbejde. For at starte en rumfærge i kredsløb, NASA brugte to solide raketforstærkere, hver bærer 1 million pund (453, 592 kg) drivmiddel. Selve shuttlen bar yderligere en halv million gallon (1,9 millioner liter) flydende brændstof [kilde:NASA].

4:Rumelevatorer

Liste over alle de udfordringer, der er forbundet med at transportere mennesker sikkert til en anden planet, kan fylde en bog eller tre. Men et af de hårdeste problemer at løse har alt at gøre med vægten. Jo tungere et rumfartøj er, jo mere brændstof det har brug for for at undslippe Jordens tyngdekraft.

En rejse til en anden planet ville vare i flere måneder. Forudsat at du enten vil oprette en butik på en ny planet eller planlægge en returrejse, du skal bruge masser af forsyninger for at holde dig i live. Disse forsyninger har vægt og volumen, kræver mere brændstof for at få dig op i rummet i første omgang.

En mulig løsning på dette problem er at bygge en rumelevator. Sådan fungerer det:Vi lægger noget med en masse masse i geosynkron bane rundt om Jorden - det betyder, at det vil forblive i kredsløb over et fast punkt på planetens overflade. Derefter fastgør vi et kabel mellem den kredsløbende masse og et forankringspunkt på Jorden. Nu skal vi bare bygge en elevator, der kan klatre kablet ud i rummet!

Det lyder som science fiction, men mange ingeniører og forskere arbejder på at bygge rumelevatorer. Sammenlignet med at affyre en raket i rummet, en rumelevator er en god handel. Elevatoren kunne tage udstyr og endda mennesker ud i rummet. En gang der, vi kunne samle rumskibsstykker og bygge et håndværk i rummet selv. Der er ingen grund til at starte fartøjet fra jorden, fordi det allerede vil være i kredsløb.

3:Fusion

Når du er i rummet, enten ved at affyre en raket eller forlade en rumstation, du skal bruge en eller anden måde til at drive dit rumskib mod dets destination. Det kan kræve, at du medbringer en indbygget brændstofkilde. Ideelt set, du har et effektivt system, så du ikke behøver at bruge for meget plads til at transportere brændstof. En mulig løsning er fusion.

Fusion er den metode, hvormed solen genererer energi. Under intens tryk og varme, brintatomer smadrer ind i hinanden og danner helium. Hydrogen har en enkelt proton, og helium har to af dem. Under denne proces, hvor to brintatomer smelter sammen, frigives neutroner og energi.

Men der er et stort problem - vi har ikke fundet ud af, hvordan man bruger fusion til at generere strøm på en pålidelig og bæredygtig måde. Processen kræver utrolige mængder varme og tryk. Bare at skabe de nødvendige betingelser for fusion kan kræve meget energi helt alene. Målet er at nå et punkt, hvor vi kan starte fusion og holde processen i gang, mens vi høster energi. Vi er der ikke endnu.

Hvis vi nogensinde kommer dertil, fusion kan være et godt valg til at drive rumfartøjer. Vi kunne høste meget energi fra en forholdsvis lille mængde brændstof. Fusion kan generere den nødvendige kraft til at drive thrustere for at muliggøre justeringer under flyvningen, når vi flyver vores vej til den næste planet. Men om fusion er en praktisk mulighed, skal stadig ses.

Endnu mere undvigende end en fungerende fusionsreaktor er en, der fungerer ved relativt lave temperaturer. Den videnskabelige konsensus er, at kold fusion ikke er praktisk og kan være umulig [kilde:Park].

2:Solsejl

Et andet alternativ til at sprænge mod fjerne planeter ved hjælp af raketthustere er at sejle dertil. Men hvad nytter sejl i et miljø, der ikke har vind? Indtast solsejl!

Solsejl bruge solen som motor. Solen udsender fotoner - de grundlæggende lysenheder. Vi ved, at fotoner fungerer som både bølger og partikler. Fotoner kan virke uvæsentlige for os her på Jorden, men de udøver en kraft på genstande, når de kommer i kontakt med dem. Dette inkluderer solsejl.

Et solsejl er lavet af et ultratyndt spejl, der strækker sig over et stort område. Når fotoner rammer spejlet, de udøver en kraft og skubber mod sejlet. Sejlet bliver ramt af milliarder af fotoner - nok til at skubbe sejlet og alt, hvad det måtte rive med gennem rummet.

I starten at rejse i et køretøj trukket af et solsejl ville være ret kedeligt. Du ville ikke have en stor indledende fremdrift som du gør med en raket. Men disse fotoners magt kan ikke nægtes, og dit rumfartøj ville fortsætte med at accelerere langt ud over det punkt, en thruster kunne klare. Ikke alene behøver du ikke bekymre dig om at tanke dit rumfartøj til interplanetariske rejser, du når også din destination hurtigere!

Solsejl kunne fungere godt i rummet, men de er ikke designet til at få et håndværk væk fra en planets overflade. For det, vi bliver stadig nødt til enten at bruge raketter eller konstruere rumfartøjet i kredsløb. Og et solsejl kan muligvis få os til en anden planet, men uden andre midler til at forlade vores nye verden ville vi sidde fast der. Men for en envejs tur til en anden planet, et solsejl kunne være lige sagen - og du behøver aldrig bekymre dig om at løbe tør for brændstof.

1:Vandgenbrug

At drive et rumskib til at bringe os til en anden planet er kun en udfordring. En anden er at sikre, at vi har ressourcer til at forblive i live ombord på vores rumfartøj, mens vi gør vores vej til vores destination. Selv et besøg på en planet i nærheden ville kræve måneders rejse. Med vægt og plads til en sådan præmie, hvordan bestemmer du, hvor meget vand der skal medbringes, og hvordan håndterer du det?

At sige, at hver dråbe vand ombord på et rumfartøj er værdifuld, er en underdrivelse. Ombord på den internationale rumstation er der systemer, der genbruger 93 procent af det anvendte vand [kilde:NASA]. Processerne renser vand, så det kan bruges gentagne gange, reducere behovet for at sende mere vand fra jorden.

Det betyder gråt vand - spildevand, der produceres efter rengøring af tallerkener tøj eller endda mennesker - kan gøres til drikkevand igen. Men det er ikke alt! Selv sved og, Ja, urin behandles. Alt filtreres fra, og der er kun rent vand tilbage.

Spildevandet bevæger sig ind i et destilleri. Destillatoren roterer for at simulere tyngdekraften - ellers ville forurenende stoffer i væsken ikke skilles. Vand passerer gennem et filtreringssystem, der bruger materialer som trækul og kemiske forbindelser til at binde sig med forurenende stoffer, kun lade vandet passere igennem.

En lang rumfart vil ikke have mulighed for at hente mere vand undervejs. Det er en nødvendighed at bevare alle mulige dråber. Og noget af den teknologi kan endda finde vej til systemer hernede på Jorden.

Masser mere information

Forfatterens note:5 grønne teknologier til interplanetariske rumrejser

Grøn teknologi og interplanetariske rumrejser kan virke som en mærkelig kombination, men det giver mening. Grøn teknologi handler om at finde miljøvenlige og effektive måder at nå mål på. Interplanetær rejse nødvendigvis kræver effektivitet og sikkerhed. Det er sjovt at forestille sig at krydse galaksen i et rumskib udstyret med replikatorer og holodecks, men det er et sikkert bud på, at vores tidlige dage med rumrejser vil handle mere om at få alle kræfter til at tælle.

relaterede artikler

• 10 skøre former for alternativ energi
• Top 5 grønne myter
• 5 Fremtidens grønne byer
• Har Jorden nået sin bæreevne?
• 10 Mulige transportforureningsløsninger

Flere store links

• NASA
• Jet Propulsion Laboratory

Kilder

• Brauenig, Robert. "Rocket drivmidler." Raket- og rumteknologi. 2008. (28. marts, 2012) http://www.braeunig.us/space/propel.htm
• Brumfiel, Geoffrey. "Eksperter ballade over omkostningerne ved atomfusionsforskning." NPR. 27. juli kl. 2010. (27. marts, kl. 2012) http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=128778289
• Carter, Lynn. "Hvis Mars kun er omkring 35-60 millioner miles væk ved tæt tilgang, hvorfor tager det 6-8 måneder at komme dertil? "Nysgerrig om astronomi. Cornell University. maj 2003. (28. marts, 2012) http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=547
• Coffey, Jerry "Hvor lang tid tager det at komme til Mars?" Univers i dag. 4. juni kl. 2008. (28. marts, 2012) http://www.universetoday.com/14841/how-long-does-it-take-to-get-to-mars/
• Miljøstyrelsen. "Hydrazin." Januar 2000. (27. marts, kl. 2012) http://www.epa.gov/ttn/atw/hlthef/hydrazin.html
• Heussner, Ki Mae. "One-Way Mars Mission:Ville du frimodigt gå?" ABC Nyheder. 13. januar, 2011. (28. marts, 2012) http://abcnews.go.com/Technology/mission-mars-boldly/story?id=12607453#.T3THimEV3GF
• Irvine, Dekan. "Hurtig lift til stjernerne." CNN. 4. december kl. 2006. (28. marts, 2012) http://edition.cnn.com/2006/TECH/space/09/18/space.elevator/
• Jones, Willie. "En fusionstruster til rumrejser." Ieee Spectrum. August 2011. (27. marts, 2012) http://spectrum.ieee.org/aerospace/space-flight/a-fusion-thruster-for-space-travel
• LaMonica, Martin. "Et reality -check af atomfusion på MIT." CNET. 29. juni kl. 2011. (27. marts, 2012) http://news.cnet.com/8301-11128_3-20075206-54/a-reality-check-on-nuclear-fusion-at-mit/
• NASA. "Green Flight Challenge." (29. marts kl. 2012) http://www.nasa.gov/offices/oct/early_stage_innovation/centennial_challenges/general_aviation/index.html
• NASA. "Genbrug af vand er ikke kun for jorden mere." 17. november kl. 2008. (28. marts, 2012) http://www.shermanstravel.com/perfect_trips/American_Southwest
• NASA. "Rumfærge og internationale rumstation Ofte stillede spørgsmål." 24. februar kl. 2008. (28. marts, 2012) http://www.nasa.gov/centers/kennedy/about/information/shuttle_faq.html#14
• NASA. "Vand på rumstationen." 1. november kl. 2000. (28. marts, kl. 2012) http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2000/ast02nov_1/
• Parkere, Robert. "Voodoo Science." Oxford University Press:Oxford, Storbritannien 2000.
• Saeta, Peter N. "Hvad er den nuværende videnskabelige tankegang om kold fusion? Er der nogen mulig validitet for dette fænomen?" Videnskabelig amerikansk. 21. oktober kl. 1999. (28. marts, 2012) http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=what-is-the-current-scien
• Smithsonian. "Apollo 11." National Air and Space Museum. (27. marts 2012) http://www.nasm.si.edu/collections/imagery/apollo/as11/a11facts.htm
• Steitz, David og Newton, Kimberly. "NASA søger forslag til demonstrationer af grøn drivmiddelteknologi." 8. februar kl. 2012. (27. marts, 2012) http://www.nasa.gov/home/hqnews/2012/feb/HQ12-046_TDM_Green_Propellant.html
• Rumelevatorreferencen. http://spaceelevator.com/
• Wolfram Alpha. "Hvad er afstanden mellem Jorden og Mars?" (28. marts kl. 2012) http://www.wolframalpha.com/input/?i=distance+between+earth+and+mars
• Wolfram Alpha. "Hvad er afstanden mellem Jorden og Venus?" (28. marts kl. 2012) http://www.wolframalpha.com/input/?i=distance+between+earth+and+venus

Wolfram Alpha. "Hvad var afstanden mellem Jorden og Månen i juli, 1969? "(28. marts, 2012) http://www.wolframalpha.com/input/?i=distance+between+earth+and+the+moon+july+1969