Het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) houdt zich doorgaans niet bezig met het ontwikkelen van voortstuwingssystemen voor NASA, maar het werkt voortdurend aan betere supergeleidende magneten en zeer snelle, hoog vermogen solid-state schakelaars . Halverwege de jaren negentig, Goodwin was voorzitter van een sessie voor NASA's Breakthrough Propulsion Physics Project, die werkt aan het ontwerpen van voortstuwingssystemen die geen drijfgas hebben, gebruiken een zeer hoog energiesysteem en kunnen uiteindelijk traagheid overwinnen.

"Het leek erop dat er een manier moest zijn om deze technologie te gebruiken die [DOE-wetenschappers] aan het ontwikkelen waren om NASA te helpen hun doelen te bereiken, en daar kwam het eigenlijk uit voort, " zei Goodwin. Wat voortkwam uit het DOE-onderzoek was het idee van Goodwin voor een ruimtevoortstuwingssysteem dat gebruikmaakt van supergekoelde, supergeleidende magneten trillen 400, 000 keer per seconde. Als deze snelle puls in één richting kan worden gericht, het zou een zeer efficiënt ruimtevoortstuwingssysteem kunnen creëren met het vermogen om snelheden te bereiken in de orde van een fractie van 1 procent van de lichtsnelheid.

Tijdens de eerste 100 nanoseconden (miljardste van een seconde) van een oplopende elektromagneet, de elektromagneet is in a niet-stationaire toestand waardoor het zeer snel kan pulseren. Nadat het oploopt, het magnetische veld bereikt een stabiele toestand en er treedt geen pulsatie op. Goodwin beschrijft de elektromagneet die hij gebruikt als een solenoïde , wat in feite een supergeleidende magnetische draad is die om een ​​metalen cilinder is gewikkeld. De hele structuur heeft een diameter van 1 voet (30,5 cm), een hoogte van 3 voet (91,4 cm) en een gewicht van 55,12 pond (25 kg). De draad die voor dit voortstuwingssysteem wordt gebruikt, is een niobium-tin legering . Verschillende van deze draadstrengen worden in een kabel gewikkeld. Deze elektromagneet wordt vervolgens supergekoeld met vloeibaar helium tot 4 graden Kelvin (-452,47 F / -269,15 C).

Om de magneet te laten trillen, je moet een asymmetrie in het magnetische veld veroorzaken. Goodwin is van plan om bewust een metalen plaat in het magnetische veld om de trillende beweging te verbeteren. Deze plaat zou zijn gemaakt van koper, aluminium of ijzer. De aluminium en koperen platen zijn betere geleiders en hebben een groter effect op het magnetische veld. De plaat zou worden opgeladen en geïsoleerd van het systeem om de asymmetrie . Dan zou de elektriciteit van de plaat worden ontdaan in de paar microseconden (miljoensten van een seconde) voordat de magneet in de tegenovergestelde richting mocht oscilleren.

"Nutsvoorzieningen, de vangst hier is, kunnen we deze niet-stabiele toestand op zo'n manier gebruiken dat het maar in één richting beweegt?' zei Goodwin. 'En daar is het erg onzeker of dat kan. Daarom willen we graag een experiment doen om daar achter te komen." Samen met de medewerking van Boeing, Goodwin zoekt financiering van NASA om zo'n experiment uit te voeren.

De sleutel tot het systeem is de solid-state schakelaar dat zou de elektriciteit bemiddelen die van de voeding naar de elektromagneet wordt gestuurd. Deze schakelaar zet in feite de elektromagneet aan en uit 400, 000 keer per seconde. Een solid-state switch lijkt op een te grote computerchip -- stel je een microprocessor voor ter grootte van een hockeypuck. Het is zijn taak om de stationaire kracht te nemen en deze om te zetten in een zeer snelle, krachtige puls 400, 000 keer per seconde bij 30 ampère en 9, 000 volt.

In de volgende sectie, je leert waar het systeem zijn kracht vandaan haalt en hoe het toekomstige ruimtevaartuigen buiten ons zonnestelsel kan sturen.

Voorbij ons zonnestelsel

Het Amerikaanse ministerie van Energie werkt ook aan plannen voor een nucleaire ruimtereactor voor NASA. Goodwin gelooft dat deze reactor kan worden gebruikt om het elektromagnetische voortstuwingssysteem van stroom te voorzien. De DOE werkt aan financiering van NASA, en een reactor van 300 kilowatt zou in 2006 klaar kunnen zijn. Het voortstuwingssysteem zou worden geconfigureerd om het thermische vermogen dat door de reactor wordt gegenereerd om te zetten in elektrische energie.

"Voor diepe ruimte, Mars en verder, je moet vrijwel nucleair gaan als je een massa wilt verplaatsen, ' zei Goodwin.

De reactor zal energie opwekken via het proces van geïnduceerde kernsplijting, die energie opwekt door atomen te splitsen (zoals uranium-235-atomen). Wanneer een enkel atoom splitst, het geeft grote hoeveelheden warmte en gammastraling af. Een pond (0,45 kg) hoogverrijkt uranium, zoals die gebruikt werd om een ​​nucleaire onderzeeër of nucleair vliegdekschip aan te drijven, is gelijk aan ongeveer 1 miljoen gallons (3,8 miljoen liter) benzine. Een pond uranium is ongeveer zo groot als een honkbal, dus het kan een ruimtevaartuig voor lange tijd van stroom voorzien zonder er veel ruimte op in te nemen. Dit soort nucleair aangedreven, elektromagnetisch aangedreven ruimtevaartuigen zouden ongelooflijk grote afstanden kunnen afleggen.

Thermische energie van een kernreactor kan worden omgezet in elektriciteit om het ruimtevaartuig van stroom te voorzien.

"Je kon de dichtstbijzijnde ster niet halen, maar je zou kunnen kijken naar missies naar de heliopauze, "Zei Goodwin. "Als het extreem goed werkte, het zou snelheden kunnen bereiken van een fractie van 1 procent van de lichtsnelheid. Zelfs daarbij, het zou honderden jaren duren om de dichtstbijzijnde ster te bereiken, wat nog steeds onpraktisch is."

De heliopauze is het punt waarop de zonnewind van de zon de interstellaire zonnewind ontmoet die door de andere sterren is gecreëerd. Het ligt ongeveer 200 astronomische eenheden (AU) van de zon (de exacte locatie van de heliopauze is onbekend). Eén AU is gelijk aan de gemiddelde afstand van de zon tot de aarde, of ongeveer 93 miljoen mijl (150 miljoen km). Ter vergelijking, Pluto is 39,53 AU van de zon.

Om mensen in beweging te krijgen, een veel groter apparaat zou moeten worden gebouwd, maar de 1-voet diameter, 3 meter hoge elektromagnetische kan kleine, onbemand ruimtevaartuig als een interstellaire sonde tot zeer verre afstanden. Het systeem is zeer efficiënt, volgens Goodwin, en het zet veel kracht door een supergeleider. De vraag is of wetenschappers die kracht kunnen omzetten in voortstuwing zonder de magneet te vernietigen. De snelle trilling zou de magneet waarschijnlijk op het randje van zijn kracht brengen.

Sceptici van een dergelijk systeem zeggen dat het enige dat Goodwin zal bereiken is de magneet zeer snel te laten trillen, maar het gaat nergens heen. Goodwin geeft toe dat er nog geen bewijs is dat zijn voortstuwingssysteem zal werken. "Het is zeer speculatief, en op mijn meest wild optimistische dagen, Ik denk dat er een kans op 10 is dat het werkt, "zei Goodwin. Natuurlijk, 100 jaar geleden, mensen geloofden dat we nog minder kans hadden om ooit in de ruimte te komen.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

• Hoe elektromagneten werken
• Hoe Maglev-treinen werken
• Hoe kernenergie werkt
• Hoe lichte voortstuwing zal werken
• Hoe antimaterie-ruimtevaartuigen zullen werken
• Hoe Fusion Propulsion zal werken
• Hoe dingen ZULLEN werken

Meer geweldige links!

• NASA Doorbraak Propulsion Physics Project
• U.S. Department of Energy:Office of High Energy and Nuclear Physics
• Naar de sterren door elektromagnetische voortstuwing
• Wetenschap IMPACT:Elektromagnetisch transport - aanleren van elektromagnetische voortstuwing
• Opkomende mogelijkheden voor doorbraken in ruimtevoortstuwing