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Space/하드SF48

충격 점화 핵융합 핵융합 반응을 일으키려면 극단적인 조건을 만들어야 함. 항성 내부의 온도와 높은 압력, 순식간에 많은 에너지 방출 등이 필요함. 여기서는 낮은 가격, 낮은 에너지로 핵융합을 할 수 있는 방법에 대해 알아보겠음.(물론 저온 핵융합이 아님.) 핵융합 점화의 어려운 점. 핵융합은 두 개의 원자핵을 합쳐서 질량이 약간 줄어든 부산물을 만듦. 줄어든 질량은 에너지로 변환됨. 원자에 있는 원자핵과 전자는 전하를 띠기 때문에 두 원자핵을 결합하려 하면 서로 간에 반발력이 작용함. 두 원자핵의 반발력을 무시하고 결합하게 하려면 많은 에너지가 필요함. 이 힘은 원자 단위의 크기에서는 전자볼트(eV) 로 측정됨. 두 원자핵을 융합하는 데 드는 에너지는 메가 전자볼트(MeV) 단위임. 이 힘을 온도로 계산하면 중수소-삼중수.. 2022. 1. 15.
우주에서의 입자빔 part 3 -차갑고, 레이저와 같이 사용되는 입자빔 입자빔 성능 제한 요소 입자빔의 성능을 결정하는 건 입자빔의 분산, 입자 에너지, 세기임. 입자빔의 성능을 제한하는 첫 번째 요소는 이온 발생기임. 이온 발생기는 입자들을 증발시켜서 이온으로 만들어야 하기 때문에 열을 가해주고 전자와 부딫히거나 강한 자기력에 영향을 받아서 입자들의 운동 에너지가 증가함. 두 번째 요소는 중성화 단계에 있음. 이온 빔과 전자 빔이 속도와 방향이 같게 배출되는데 둘의 결합으로 에너지가 방출되면서 입자를 통제할 수 없는 무작위한 방향으로 움직임. 무거운 원소를 입자빔으로 쓰는 것도 문제가 있음. 세슘같은 원소는 끓는점이 낮고 이온화 에너지가 낮지만 무겁기 때문에 이동 속도가 느릴 수 밖에 없음. 250MeV 세슘의 경우 속도는 0.063C밖에 안됨. 비슷한 에너지의 수소는 이.. 2022. 1. 2.
우주선 라디에이터 모든 우주선에는 라디에이터가 있음. 햇빛이든 원자로든 거주 구역이든 로켓 엔진이든 무엇이든 간에 우주선은 열을 방출해야 함 이번에는 라디에이터의 디자인들과 작동 원리에 대해 알아보겠음. 슈테판-볼츠만 공식 지구에서는 열이 전도나 대류 등으로 이동하지만 진공에서는 복사로만 열을 제거할 수 있음. 우주선은 태양빛을 받아 가열되고 선체가 열을 흡수하면 우주선은 열을 어떤 방법으로든 제거해야 함. 인간들의 활동조차도 열을 만들기 때문에 열을 배출하지 않는다면 우주선의 온도는 녹을 때까지 올라갈 것임. 라디에이터는 빛을 방출해서 온도를 낮춤. 라디에이터의 온도가 높다면 그만큼 짧은 파장의 빛을 방출함. 예시를 들자면 우리 몸은 300K의 적외선으로 열을 배출하지만 태양은 5800K의 가시광선으로 열을 배출함. 라.. 2021. 12. 11.
레이저를 이용한 궤도 로켓 레이저 발사 방법의 장점 일반적인 로켓 엔진은 추진체를 가열해서 열원으로 가열함. 화학 로켓의 경우 추진체가 연소 가능하고 가열된 추진체가 연료이자 추진체 역할을 함. 열핵 로켓의 경우 추진체가 핵연료에 의해 가열됨. 전자기 추진 엔진의 경우 전기를 사용해서 추진체를 가속함. 로켓의 성능은 에너지가 얼마나 많이 추진체로 전달되는지에 달려 있음. 그러나 로켓 연료는 열에 버틸 수 있는 한계와 얻을 수 있는 에너지의 한계가 있음. 열핵 로켓의 경우 가열되어 녹아내리기 직전까지 온도가 올라가서 무거워지고 이온 엔진의 경우 원자로나 태양 전지판이 많은 양의 전력을 생산할 수 있을 정도로 무거워짐. 액체 연료 로켓의 경우 이미 성숙한 기술이고 그 한계까지 다다랐음. 예를 들어보자면 SSME Plus 엔진의 경우 .. 2021. 10. 31.
열핵-전기 로켓 열핵 로켓의 높은 가속력과 이온 엔진의 높은 ISP 모두를 장점으로 갖는 로켓을 만들 수 있음. 열핵 로켓의 한계 열핵 로켓(NTR)은 추진체를 핵연료로 가열함. 온도가 더 높을수록 추진체가 더 빠르게 팽창하므로 더 빠른 배출 속력을 낼 수 있음. 그래서 열핵 로켓들은 온도를 물질이 견딜 수 있는 한계까지 몰아붙임. Project Rover(https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19920005899.pdf) 에서 2750K까지 올라가는 로켓을 만들었음. 이 온도는 수소 분자를 수소 원자로 분해하기에는 충분하지 않은 온도임. 그래서 최종적으로 얻은 배출 속력(비추력) 은 8.86km/s임. Project Timberwind(https://apps... 2021. 10. 9.
우주선 인공중력장치 유형 1. 엔진이 우주선과 같이 회전하는 유형 엔진의 추력 조절로 천천히 회전해서 밯향을 바꿀 수 있음. 장점: 원자로 반대편에 거주시설이 있어서 중성자 방호가 잘 됨. 움직이는 부분이 없어서 안전함. 메가와트급 전력이나 유체가 더 안전하게 이동할 수 있음. 원자로에 인공 중력을 줄 수 있어서 원자로를 중력이 가해지는 환경에서 전력을 생산할 수 있음. ex) 원자로 제어봉을 중력으로 떨어뜨리기만 해도 작동 정지 가능함. 단점: 우주선 제어가 힘듬. 방향 회전 시 세차운동이 일어나서 우주선이 롤링함 http://www.artificial-gravity.com/NASA-JSC-EX-02-50.pdf 라디에이터가 중력 환경에서 작동해야 함. ex) 라디에이터가 더 강하게 만들어져야 함. 승무원이 출입하거나 도킹하기.. 2021. 10. 2.
우주 쓰레기 추진 로켓 http://arxiv.org/abs/1511.07246 Debris Engine: A Potential Thruster for Space Debris Removal We present a design concept for a space engine that can continuously remove the orbit debris by using the debris as a propellant. Space robotic cleaner is adopted to capture the targeting debris and to transfer them into the engine. Debris with larger size arxiv.org https://www.technologyreview.com/s/544.. 2021. 9. 20.
우주에서의 입자빔 part2 입자빔 세부 설계 입자가속기 무게의 대부분은 RF 증폭기 + 냉각기가 차지함. (https://www.princeton.edu/~ota/disk2/1988/8837/883708.PDF) SRF가속기에서 사용하는 RF 증폭기는 반도체 소자로도 만들 수 있음. 대표적인 예시가 VASIMR로켓에 사용하는 RF 증폭기임. (http://adastrarocket.com/Lenny-JPC-AIAA-2009-5362-577.pdf) 반도체 소자는 98% 효율로 작동하고 에너지 밀도는 2KW/kg임. 그러나 주파수가 늘어날수록 효율이 떨어지고 무게도 더 무거움. 가벼운 원소를 가속하기 위해서는 높은 주파수가 필요함. 교류 신호는 다른 방법으로도 만들 수 있음 높은 주파수를 얻으려면 마그네트론 같은 진공관도 사용할 수 .. 2021. 9. 18.
오리온 우주선 지표면에서 안전?하게 발사하기 지구 자기장을 이용해서 발사하면 됨 예전에 스타피시 프라임이란 우주 핵실험이 있었는데 방사성 물질이 지구 자기장에 갇혀서 수십년간 지구 주위를 떠돌던 적도 있는데 극지방에서 쏘면 그걸 다 심우주로 날릴 수 있음 이게 방사성 물질이 잡히는 구간임 이 사진은 발사 위치에 따라 방사성 물질이 얼마나 남아있는지 표시한 거 당연히 1단은 화학 로켓을 써서 대기권을 탈출하고 대기권 이후로 오리온 엔진을 가동함 http://www.projectrho.com/public_html/rocket/enginelist3.php#orionimpact Engine List 3 - Atomic Rockets Abstract Excluding speculations about future breakthrough discoveries.. 2021. 9. 7.

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