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Il motore interplanetario

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  • Il motore interplanetario

    Azz ragazzi ... che e' successo? In 15 gg nessun nuovo post e nessun reply a quelli vecchi!
    La vostra sete di scienza e tecnologia e' stata in qualche modo appagata?

    Lo so lo so, voi direte: <<Ma anche te nn hai postato>>, ma io ho un scusa! Mi sono sfracellato!

    Ok, veniamo al dunque. Come promesso a Selina ho aperto un post per discutere con voi dei motori interplanetari.
    Come molti sapranno tutte le missioni spaziali verso i vari oggetti del sistema solare non erano provviste di un vero e proprio motore ma sfruttavano i cosi' detti "assist gravitazionali" per incrementare la loro velocita' e cambiare di orbita.
    Cio' comporta pero' un enorme incremento nei tempi di transito anche se a costo praticamente zero. Gli unici motori che vengono utilizzati sono infatti dei piccoli ugelli alimentati da un serbatoio di gas che servono per correzioni di rotta, riequilibarture o piccoli cambi di orbita. Quando il gas e' finito la sonda va dove gli capita!

    Negli ultimi anni sono invece stati proposti dei motori "attivi" cioe' che forniscano una "spinta" per tutto il tempo necessario a guadagnare una velocita' di crociera adeguata.
    Ho messo la parola "spinta" tra virgolette perche' per tutti i modelli proposti la spinta e' dell'ordine di quella che sentite se sul palmo della mano se sorreggete un foglio di carta contro la gravita'.
    Pur essendo molto piccola, se mantenuta per molto tempo, questa spinta puo' accelerare un oggetto a velocita' mai raggiunte fino ad adesso. Infatti nello spazio non ci sono attriti che rendano necessarie accelerazioni per mantenere una certa velocita'.
    Tra tutti i motori presentati io vi dico quelli che secondo me sono i piu' fattibili e redditizi, poi se ne discute (se vi interessa) e al limite se ne propongono di diversi.

    1) Motore a ioni: Si ionizza un gas (tipo argon) e poi con un campo elettrico accelerano sparandoli nel vuoto.
    Questo motore e' gia' stato utilizzato sulla sonda Deep Space 1 della NASA e sara' presto montato anche su una sonda dell'ESA di cui pero' non ricordo il nome!
    2) Motore alla Rubbia: Un motore costituito da una sottospecie di bottiglia rivestita all'interno da un materiale radioattivo. Si sparano particelle ionizzate a ritmo mooolto lento nella bottiglia, gli urti con le pareti generano fissione nucleare che produce un flusso di particelle dal collo della bottiglia. (Mi sembra che fosse cosi') Questo flusso da' una spinta analoga a quella del motore 1
    3) Vela solare: Un foglio di circa 1Km^2 di Mylar che funzioni da vela; gonfiato dal flusso di particelle emesse dal sole che volgarmente e' detto Vento Solare.


    Per ora finbiamola qui. Vediamo se interessa l'argomento!

    Ciao
    Come un orso nell'inverno ....
    Mi appallottolo e dormo.

  • #2
    Uhm..Jarenuccio...avevo sentito parlare degli ugelli di spinta per correggere la rotta...si si...

    ma ora come ora usano sempre ste tecniche ( che a quanto so, erano già state usate durante le missioni apollo) ?

    Quando useranno sti motori nuovi nuovi ?

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    • #3
      Interessante l'utilizzo di motori dal basso consumo e dai bassi costi per i viaggi interplanetari. Quali sono gli altri tipi di motori attivi?

      Io avevo sentito parlare tempo fa della cosiddetta "vela stellare". capace di raggiungere elevate velocità rispetto ai normali sistemi di propulsione e l'uso del motore a ioni si prospetta pure una bella innovazione.

      Da una altro punto di vista, invece, credo che, i motori attivi si possano usare come sistema di supporto ad un altro tipo di propulsore.
      Personalmente credo che una spinta pari alla forza peso di un foglio sia insufficiente a far raggiungere velocità discrete, almeno in tempi brevi!
      L'accelerazione ottenuta da una tale forza è nell'ordine di 2 per 10 elevato alla -6 metri al secondo quadro. Un piccolo mezzo che pesi 1 tonnellata, per raggiungere da fermo, una velocità di 40 metri al secondo impiegherebbe circa 5.555 ore (se i calcoli che ho fatto sono giusti!). Bisognerebbe vedere qual è l'uso che vogliono affidare ai motori stessi.

      Anni fa, invece ho sentito parlare di un progetto su un motore ad antimateria; capace di generare una spinta elevatissima con il consumo limitato a poche particelle di "materiale".
      Purtroppo la realizzazione di un simile propulsore si ferma solo a pochi concetti teorici, e la pratica purtroppo è ancora pura fantascienza!
      Il problema primario da affrontare è legato all'esistenza del "combustibile" stesso! In quanto l'esistenza stessa dell'antimateria è pura teoria.
      In laboratorio sono riusciti a crearne una piccola quantità grazie a degli acceleratori di particelle, quantità che però è riuscita ad "esistere" per un tempo brevissimo! (credo nell'ordine di milionesimi di secondo!).
      Una volta risolto questo problema bisognerà affrontare quello della realizzazione del motore. Per non parlare della sicurezza ovviamente!
      Insomma, l'unica certezza purtroppo è quella che bisognerà aspettare parecchio per vedere alla luce un simile motore!

      Per i viaggi a lunghe distanze c'è la possibilità, invece, di poter compiere lunghi tragitti grazie ad altri sistemi. Tutto quello che abbiamo visto nei film come i salti nell'iperspazio e cose simili potrebbero essere mezzi di un futuro, non per forza, troppo lontano.
      Anche lo stesso motore a curvatura di Star Trek si dice che possa essere realizzabile! Ed anche se non ho la minima idea di come funzioni, voglio credere che sia possibile.
      Ammetto che da un bel po' di righe a questa parte sto facendo della pura fantascienza; e simili realizzazioni sono ancora idee senza basi solide! Però è anche grazie alla fantascienza che oggi siamo arrivati a questi livelli! Verne i sottomarini li immaginò e adesso per noi sono diventati una raltà!
      Restiamo sempre fiduciosi e armiamoci di tanta pazienza. Prima o poi anche i viaggi interplanetari saranno roba di tutti i giorni!

      Se qualcuno conosce degli sviluppi sul motore ad antimateria o altri sistemi di propulsione sarei felice di poterne discutere!

      Ciao!!!!!!
      I.O.S.

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      • #4
        Ahhhhh, sono contento che l'argomento abbia ristimolato un po la presenza in questo forum!!

        Come sempre non so se riusciro' a rispondere tutto in una volta, ma intanto comincio!

        Intanto cominciamo da Freddy: si gli ugelli erano utilizzati anche sulle missioni Apollo e, se devo essere onesto, anche da prima.
        In linea teorica pero' rimangono la soluzione piu' semplice ed efficace. Quste caratteristiche sono ancora moolto appetibili nelle missioni spaziali perche la semplicita' porta spesso anche un'estrema difficolta di incorrere in guasti o problemi imprevisti. Tutte le missioni standard ad oggi in progetto continuano ad utilizzare queste soluzioni, la Deeep Space 1 e quell'altra dell'ESA sono missioni che tentano, oltre ad assolvere un compito scientifico, di testare nuove soluzioni e tecnologie. Quindi per avere nuovi motori normalemnte utilizzati su sonde si dovra' aspettare qualche anno ancora.

        Per ICON: quando si parla di tecnologia (soprattutto in campi estremi come l'astronautica) si deve distinguere tra tecnologie di diverse tipologie (i termini sono da me inventati ma rendono l'idea):
        1) Attuali
        2) Possibili
        3) Futuribili
        4) Fantascientifiche

        1) Una tecnologia attuale e' spesso vecchia ma ha il vantaggio di essere gia testata e di conoscerne alla perfezione punti di forza e difetti. Sono quelle che vengono spesso scelte in quanto danno meno spazio ad imprevisti che, su sonde, si risolvono spesso in un fiasco per tutta la missione. Dobbiamo ricordarci che lo spazio e' un ambiente estremo dove le condizioni ambientali possono portare a mumerosi problemi.
        2) Le tecnologie possibili sono quelle che sono al limite delle "possibilita'" scientifiche del momento. Vengono spesso scelte come soluzioni per le missioni e sono quelle che portano i maggiori passi avanti nella tecnologia. Una missione spaziale viene infatti progettata con circa 10 anni di anticipo e in questo tempo si puo' lavorare affinche' queste tecnologie siano affinate e testate per renderle utilizzabili. Tra queste ci sono anche esempi che oggi sono di uso comune, come ad esempio il velcro che e' stato sviluppato per connettere in condizioni di vuoto, irraggiamento estremo e con grandi sbalzi di temperatura, i fogli di mylar e oro che rivestono e proteggono i satelliti.
        3) Le tecnologie futuribili sono invece quelle che sono al di fuori della tecnologia attuale ma che, se affinate e rese utilizzabili, porterebbero a vantaggi enormi.
        4) Le tecnologie fantascientifiche sono invece quelle che sfruttando nuovi risvolti delle teorie piu' avanzate (come quella della relativita', della struttura della materia o della fisica nucleare) fanno intravedere possibilita' che solo ieri erano anche concettualmente IMPOSSIBILI.

        Vediamo ora di ricollegarsi al discorso dei motori.
        I motori "attivi" (come li abbiamo definiti) erano fino ad oggi non realizzabili per gli elevati costi. Pensate solo ai milioni di kg di carburante che servono per spedire qualcosa nello spazio!!! E' improponibile pensare di sparare assieme ad una navicella anche altre decine di tonnellate di carburante per alimentare un motore chimico convenzionale.
        I motori che vi ho illustrato hanno invece il vantaggio che con pochi kg di combustibile possono funzionare per anni ININTERROTTAMENTE!! Qui sta la differenza.
        ICON ha fatto un calcolo (che mi fa fatica controllare ma che penso vada bene). Prova a prolungare pero' quella spinta per un anno intero!!! Questa e' la potenza di questa tipologia di motori.
        Sono motori POSSIBILI e sia l'ESA che la NASA li stanno collaudando. Le vele solari ( le stellari sono meno possibili ) sfruttano spinte analoghe ma hanno il difetto che vengono accelerate soltanto radialmente al sole verso l'esterno del sistema solare. Anche questo e' un motore attivo ma essendo meno versatile per ora nn e' studiato a fondo.
        La vela stellare invece e' fantascientifica perche' nn sfrutta il vento solare (che e' composto di particelle ionizzate) ma la pressione di radiazione che e' mooolto meno intensa. Infatti il "vento" che esce dal sole si ferma dopo un po' ad un confine (dal nome eliopausa) dove finisce l'influenza del sole e inizia il cosi' detto mezzo interstellare.

        Motori come il motore ad antimateria sono studiati. Sono motori futuribili. L'antimateria e' stata creata e mantenuta anche per ore o gg ma all'interno di ciclotroni ovvero di campi magnetici che accelerano le particelle cariche in un orbita circolare. Il problema e' che per ora e' impossibile crearne in quantita' considerevoli e soprattutto mantenerla confinata. In cosa la chiudereste?? Gli scenziati stanno pensando a "bottiglie magnetiche" ovvero particolari campi magnetici in cui tenere in sospensione queste particelle. Purtroppo ( a mia conoscenza) siamo ancora abbastanza lontani dalla soluzione, nonostante che questi oggetti vengano studiati per confinare i gas per effettuare la fusione nucleare. (loro hanno piu fondi)

        Motori a curvatura, worm hole etc sono fantascientifici! sono basati su solide basi scientifiche ma al momento non e' neanche parventemente vicina la tecnologia che servirebbe per realizzarli ... Chi sa pero' che cosa vedremo tra 50 anni!!!

        Per ora mi stoppo, ma se vedo che interessa continuero'!
        Come un orso nell'inverno ....
        Mi appallottolo e dormo.

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        • #5
          Non ho potuto leggere tutto perchè sono sempre senza internet, ma appena posso, perlomeno da offline leggo tutto il topic e poi replico

          Cmq, tanto per accennare qualcosa, che io sappia il problema principale del motore ad antimateria è quello degli elevati costi ...

          Bye
          - Mongomeri -
          UFO, MISTERI&PARANORMALE ex Moderator
          SCIENZA, NUOVE TECNOLOGIE & PROGRESSO ex Moderator

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          • #6
            Non sapevo che fossero riusciti, in laboratorio a mantenere "vive" delle particelle di antimateria per ore. Questo penso che possa essere già un enorme passo avanti.
            Il problema della conservazione dell'antimateria, in effetti, credo sia anche più complesso del problema legato al prolungamento della “vita” della stessa; in quanto l'antimateria a contatto con la materia si annichilisce generando energia.
            La presenza dell'antimateria è stata individuata in un gran numero di particelle singole nelle reazioni nucleari provocate dagli acceleratori di particelle.
            Grandi addensamenti di antimateria si pensa che possano esistere in diverse parti dell'universo, in quanto si ipotizza che l'elevata energia che proviene dalle galassie più lontane sia per l'appunto generata da continui processi di annichilimento tra materia ed antimateria.
            Alcune teorie, invece, stabiliscono che possano esistere intere galassie costituite da pura antimateria; per non parlare di una ipotetico universo formato solo di antimateria.
            Quali delle due teorie sia esatta è difficile da stabilire, in quanto con gli strumenti a nostra disposizione è impossibile stabilire se l'energia prodotta, proviene dalla diseccitazione di un atomo o di un antiatomo.
            Forse la possibilità di studiare un universo così concepito potrebbe anche aiutarci nella costruzione di eventuali "serbatoi" destinati al contenimento dell'antimateria. Pensi che possa servire allo scopo?
            Non dimentichiamo però che lo studio di un simile universo o galassia che sia; potrebbe essere reso complesso dal fatto che molto probabilmente le leggi fisiche, così come noi le conosciamo nel nostro mondo non possano essere applicate in un universo di antimateria. (almeno questa è solo una mia idea personale, non fateci troppo affidamento!).

            Tornando invece al discorso sui motori "attivi": il mantenimento è pressoché infinito, è questo risulta essere molto comodo, però anche in un anno di propulsione continua non penso si possa raggiungere una velocità considerevole. 40 metri al secondo si ottengono dopo 231 giorni di funzionamento continuo del motore.
            Ovviamente col passare degli anni la velocità aumenterà anche considerevolmente, ma chi si troverà dentro una simile nave non avrebbe a disposizione tanto tempo. Anche una missione destinata all'esplorazione tramite dei robot non penso possa essere del tutto applicabile a causa dell’usura dei materiali! (o almeno credo). Se invece si parla di missioni a livello di generazioni (delle navi-colonie o qualcosa di simile) allora il discorso cambia!

            Per riprendere il discorso sulla fantascienza, invece, volevo chiederti se mi potevi dire cosa sono e come funzionano i "worm hole", l'argomento mi ha parecchio incuriosito!

            Infine l'ultima cosa che volevo chiederti era riguardo le "vele solari".
            La domanda che mi sono sempre posto è quella riguardo la resistenza della vela. Data la sua elevata grandezza come si potrebbe evitare che la superficie possa venire danneggiata da corpuscoli, tipo piccole meteore o cose simili?

            Ciao!
            I.O.S.

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            • #7
              Ora si che si fa eccitante ... Mi piace quando c'e' un po' di partecipazione!
              Per quanto riguarda l'antimateria tiposso dire che ne hanno prodotta e conservata in ciclotroni. La usano proprio in alcuni acceleratori in cui la fanno scontrare con le rispettive particelle per generare le densita' di energia necessarie in questi dispositivi.

              Per quanto riguarda la possibile esistenza di antigalassie, si e' un ipotesi che ancora non e' stata scartata, ma se tutte le teorie che ad oggi sono universalmente accettate sono vere non c'e' modo di distinguere da lontano la materia con l'antimateria e poi ... per rispondere ad una tua domanda ... la fisica della materia e' esattamente uguale (non opposta) a quella della materia.
              Per quanto riguada la possibile esistenza di antiuniversi io per ora la considero solo alla stregua della fede: ci puoi credere o no!

              Per quanto riguarda l'utilizzo dell'antimatera come combustibile o accumulatore di energia il problema principale nn e' il costo ma il contenimento. La spinta a creare un contenitore magnetico per materia e/o antimateria e' enorme e ad oggi ci sono investiti moltissimi soldi. Infatti in questi tipi di campi di confinamento si potrebbe creare la fusione nucleare risolvendo una volta per tutte il problema della produzione di energia pulita e illimitata.
              Purtroppo la fisica che governa la magnetoidrodinamica non e' molto facile ne facilmente comprensibile e c'e' ancora moolto lavoro da fare per risolvere questi problemi.

              Per quanto riguarda il motore a ioni, si ho fatto un conticino anche io e ho trovato un risultato simile, in parte si deve pensare che sonde di una tonnellata ce ne sono poche poi, comunque, ci deve essere qualche altro baco concettuale che nn abbiamo considerato. Se ho tempo vado a controllare.

              mmm Per quanto riguarda i worm hole ... hai gia letto tutti i post sulla macchina del tempo che ho fatto qualce tempo fa?? Quando lo hai fatto se ne ridiscute. Scusa ma non ho molta voglia di ricominciare l'argomento da capo

              Non ti so rispondere cosi' su due piedi, ma posso provare a fare delle ipotesi. Il mylar di suo e' un materiale abbastanza robusto, e poi la pressione esercitata dai plasmi solari per unita' di superficie non deve essere molto grande. Per questo penso che un forellino fatto da una micrometeorite in realta' non fa tanti danni. E' come una vela di una barca: sen c'e' uno strappino la barca va lo stesso, il problema e' quando il vento diventa forte allora lo strappino si rivela un punto di scarsa resistenza e da li la vela se ne va.


              Ciedete e vi sara' dato ( fino a qundo ne so qualcosa )
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              Mi appallottolo e dormo.

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              • #8
                Una volta avevo letto di un motore simile a quello a vele solari


                in pratica una nave dotata di una particolare vela viene spinta da un LASER sparato da terra accellerandola


                era una balla o qualcuno ne ha setito parlare ?

                Selina la Super Gnocca Suprema(tm)
                Selino la vecchia guardia [NESOG]New Elite Spammer of Gamesnet

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                • #9
                  Vero, e' un motore ... diciamo nella nostra convenzione, fantascientifico.
                  Si propone di utilizzare una vela sospinta dalla pressione di radiazione generata da un fascio laser.
                  Questo servirebbe per spingere una vela al di fuori dell'area in cui e' attivo il vento solare. E' una propulsione interstellare!
                  Il problema e' che la potenza del laser dovrebbe essere l'equivalente di quella dissipata in tutta la terra in ... bho nn so con precisione quanto, ma tanto! Molto al di fuori delle attuali possibilita' tecnologiche.
                  Una possibilita' proposta e' che questo laser fosse posto in orbita solare tanto vicino da assorbire (in un modo nn ben definito ) l'energia necessaria.

                  Insomma, in definitiva, una variante della vela solare classica.
                  Come un orso nell'inverno ....
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                  • #10
                    e cosa mi dici dei movimento per esplosioni atomiche ripetute ?

                    quando l'ho letto m'e' parso una cavolata, ma pare sia fattibile ( anche se costoso dato che ci vorrebbero 200,000 carice atomiche )

                    Selina la Super Gnocca Suprema(tm)
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                    • #11
                      Sono tutti vecchi metodi proposti alla fine degli anni '70.
                      Onesteamente io non li considero molto realizzabili in quanto permettono si di raggiungere velocita' ragguardevoli ma senza garantire un'ulteriore autonomia, sicurezza, maneggevolita' (nel caso delle vele solari) e versatilita'.
                      Inoltre i costi di produzione sono talmente elevati da renderli irrealizzabili anche se ci si mettessero insieme tutte le piu' grandi nazioni del globo.
                      La filosofia nasa Better Cheaper Faster, non e' del tutto sbagliata (loro hanno fallito solo sul Better ).
                      Io sono convinto che un mezzo di propulsione alternativo (come daltronde l'utilizzo dello spazio in modo massiccio) sia realizzabile solo quando portera' ingenti capitali a chi lo produce. Purtroppo sono solo i soldi che muovono le vere innovazioni. Fino ad oggi anche i reattori dei missili sono prodotti in cosi' scarso numero che si possono considerare dei prodotti artigianali.
                      Ogniuno e' fatto praticamente a mano! (come lo shuttle).

                      Scusate lo sfogo!
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                      • #12
                        sono d'accordo

                        finhe non iniziera' una produzione di propulsori e' inutile sperare in una vera esplorazione spaziale

                        ma come dici tu, se non c'e' un ritorno economico, non si farà nulla -_-

                        Selina la Super Gnocca Suprema(tm)
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                        • #13
                          Speriamo ...
                          Di ritorni economici possibili ce ne sono tantissimi, il probelma e' sempre la presenza di acqua! Se trovassero l'acqua sulla luna in modo certo e assoluto allora in pochi anni potremmo vedere una vera e propria corsa allo spazio!
                          In regime di microgravita' l'industra dei silici migliorerebbe di olre un fattore 10 la purezza dei chip, con possibilita' di overclockare i processori attualmente in commercio. Poi le ingegnerie dei materiali. Un vetro fatto e raffreddato sulla luna ha una resistenza superiore la cemento armato!!

                          A me l'idea del motore a ioni piace tantissimo. Va bhe!! Vado a cercarvi qualche informazione aggiuntiva che chiarisca i dubbi che sono venuti fuori.

                          Se avete altre domande chiedete! Prometto che qualche momento ve lo trovo
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                          • #14
                            ma non ci sono le batterie che fanno l'acqua mentre producono elettricità ?


                            mi pareva



                            l'ossigeno e' piena la luna ( in forma di vari ossidi e cristalli ) quindi non sarebbe un problema "fabbricare" acqua

                            o sbaglio qualcosa ?

                            Selina la Super Gnocca Suprema(tm)
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                            • #15
                              Allora 2 rispste al volo (mentre lavoro )

                              1) Per ICON: ho trovato la spinta del motore a ioni montato sulla DS1. Ha una range dinamico che va da 20 a 92 mN [10^(-3)*kg*m/s^2]. Con questi dati puoi rifare il conto, ma (a braccio) mi sembrava che riuscisse a spingere a 40 m/s una sonda di 1000kg (che e' enorme) in circa 4 gg.
                              2) Per Selina: Si chiamano celle a combustibile. Sono delle pile che utilizzano un combustibile e un ossidante per creare energia e calore. Se, (come nel nostro caso dovrebbe essere) l'oosidante e' Ossigeno e il combustibile e' Idrogeno la loro combinazione crea acqua come scarto e notevoli quanta' di energia e calore. Anche se ci sono ossidi sulla luna devi considerare di portare comunque H e poi di estrarli dai materiali (usando energia!) e di fare cosi l'agognata acqua.
                              Nel caso in cui invece si trovasse direttamente l'acqua nn si dovrebbe portare nulla se nn un semplice impianto che, lentamente, scinda elettroliticamente l'acqua in H e O. A quel punto si avrebbero a disposizione sia il gas principe per la vita umana che i combustibili per razzi e per le celle a combustibile.
                              Visti i molteplici usi la quantita' di acqua necessaria e' enorme. Mi sembra che le stime richiedessero un minimo di qualche milione di Mc di ghiaccio!

                              Alla prox
                              Come un orso nell'inverno ....
                              Mi appallottolo e dormo.

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                              Sto operando...
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