science >> Wetenschap >  >> Natuur

5 groene technologieën voor interplanetaire ruimtevaart

Op wat voor soort groene technologieën kunnen we vertrouwen om ons naar verre planeten te brengen? Zie meer groene wetenschapsfoto's. iStockfoto/Thinkstock

Op 20 juli, 1969, vier dagen na de lancering in de ruimte, de Apollo 11 commando- en servicemodule Columbia landde op de maan van de aarde. Mensen keken televisie en stemden radiostations af om de dramatische landing te volgen. Het was de bekroning van jaren hard werken en trainen. Het was een uitdaging om een ​​voertuig te ontwerpen dat mensen veilig naar de maan en terug naar de aarde kan vervoeren.

De Columbia keerde op 21 juli veilig terug naar de aarde, 1969. De hele missie duurde 195 uur, 18 minuten en 35 seconden -- dat is iets langer dan acht dagen. De afstand van de aarde tot de maan in juli 1969 was ongeveer 222, 663 mijl (358, 342 kilometer). Dat maakt je dagelijkse woon-werkverkeer misschien onbeduidend, maar het is nog steeds maar een sprong, overslaan en een sprong weg in vergelijking met een bezoek aan een naburige planeet.

Een reis naar Venus, De dichtstbijzijnde buurplaneet van de aarde, zou je gemiddeld 0,6989 astronomische eenheden ruimte moeten overschrijden. Dat is iets minder dan 65 miljoen mijl of ongeveer 104,5 miljoen kilometer. En de omstandigheden op Venus zijn niet ideaal voor een uitje - de oppervlaktetemperatuur op de planeet is 460 graden Celsius (860 graden Fahrenheit). Een betere vakantieweddenschap is een reis naar Mars of een van zijn manen, maar ze zijn nog verder weg.

Met deze grote afstanden in gedachten, het is belangrijk om efficiënte systemen te bedenken die zo min mogelijk middelen gebruiken. Anders, van de grond komen kan een probleem worden. Door zijn aard, interplanetair reizen moet groen zijn om te kunnen werken. We hebben vijf technologieën, niet in een bepaalde volgorde vermeld, die mensen zou kunnen helpen het verbazingwekkende doel te bereiken om voet op een andere planeet te zetten.

Inhoud
  1. Groene brandstof
  2. Ruimteliften
  3. Fusie
  4. Zonnezeilen
  5. Waterrecycling

5:Groene brandstof

Een cryogene kamer ontworpen om drijfgassen te testen Met dank aan NASA

Er zijn veel middelen nodig om een ​​voertuig in de ruimte te krijgen. Niet al die middelen zijn onschadelijk. hydrazine, gebruikt in raketbrandstof, is een krachtig drijfgas. Maar het is ook giftig en bijtend. Organisaties zoals NASA onderzoeken nu groene drijfgasalternatieven voor hydrazine.

Ideaal, het nieuwe drijfgas zou minder gevaarlijk zijn om te hanteren dan de huidige raketbrandstof, het verminderen van de kosten van het organiseren van een ruimtereis. Het moet ook uiteenvallen in onschadelijke componenten, het elimineren van het risico van vervuiling van het milieu.

Het wensen van een groen alternatief voor hydrazine zorgt er niet voor dat er op magische wijze een nieuw drijfgas verschijnt. Daarom heeft NASA bedrijven en organisaties uitgenodigd om technologische demonstraties van alternatieve drijfgassen te geven. In februari 2012 NASA kondigde aan dat het voorstellen tot eind april zou accepteren. Een winnend voorstel kan tot $ 50 miljoen opleveren.

Het verminderen van de milieu-impact van lanceringen is een grote klus. Om een ​​spaceshuttle in een baan om de aarde te lanceren, NASA gebruikte twee solide raketboosters, elk met 1 miljoen pond (453, 592 kilogram) drijfgas. De shuttle zelf droeg nog eens 1,9 miljoen liter vloeibare brandstof [bron:NASA].

4:Ruimteliften

Een ruimtelift kan een alternatief worden voor het opblazen van raketten in de atmosfeer. Met dank aan LiftPort Group

Het opsommen van alle uitdagingen met betrekking tot het veilig vervoeren van mensen naar een andere planeet zou een boek of drie kunnen vullen. Maar een van de moeilijkste problemen om op te lossen heeft alles te maken met gewicht. Hoe zwaarder een ruimtevaartuig is, hoe meer brandstof het nodig heeft om aan de zwaartekracht van de aarde te ontsnappen.

Een reis naar een andere planeet zou enkele maanden duren. Ervan uitgaande dat je ofwel een winkel gaat opzetten op een nieuwe planeet of een terugreis plant, je hebt veel voorraden nodig om in leven te blijven. Die voorraden hebben gewicht en volume, meer brandstof nodig hebben om je in de eerste plaats in de ruimte te krijgen.

Een mogelijke oplossing voor dit probleem is het bouwen van een ruimtelift. Zo werkt het:we plaatsen iets met veel massa in een geosynchrone baan rond de aarde -- dat betekent dat het in een baan boven een vast punt op het oppervlak van de planeet zal blijven. Vervolgens bevestigen we een kabel tussen de om de aarde draaiende massa en een verankeringspunt op aarde. Nu hoeven we alleen nog maar een lift te bouwen die de kabel de ruimte in kan klimmen!

Het klinkt als sciencefiction, maar veel ingenieurs en wetenschappers werken aan het bouwen van ruimteliften. Vergeleken met het lanceren van een raket in de ruimte, een ruimtelift is een koopje. De lift kan apparatuur en zelfs mensen de ruimte in brengen. Eenmaal daar, we zouden ruimteschipstukken kunnen samenstellen en zelf een ruimtevaartuig kunnen bouwen. Het is niet nodig om het vaartuig vanaf de aarde te lanceren, omdat het al in een baan om de aarde zal zijn.

3:Fusie

Als je eenmaal in de ruimte bent, hetzij door een raket te lanceren of een ruimtestation te verlaten, je hebt een manier nodig om je ruimtevaartuig naar zijn bestemming te stuwen. Dat kan betekenen dat u een brandstofbron aan boord moet hebben. Ideaal, u beschikt over een efficiënt systeem zodat u niet te veel ruimte hoeft te besteden aan het vervoeren van brandstof. Een mogelijke oplossing is fusie.

Fusie is de methode waarmee de zon energie opwekt. Onder intense druk en hitte, waterstofatomen botsen tegen elkaar en vormen helium. Waterstof heeft een enkel proton en helium heeft er twee. Tijdens dit proces waarbij twee waterstofatomen samensmelten, komen neutronen en energie vrij.

Maar er is een groot probleem:we zijn er niet achter hoe we fusie kunnen gebruiken om op een betrouwbare en duurzame manier energie op te wekken. Het proces vereist ongelooflijke hoeveelheden hitte en druk. Alleen al het genereren van de voorwaarden die nodig zijn voor fusie kan op zichzelf al veel energie vergen. Het doel is om een ​​punt te bereiken waarop we fusie kunnen initiëren en het proces gaande kunnen houden terwijl we energie oogsten. We zijn er nog niet.

Als we er ooit komen, fusie kan een goede keuze zijn voor het aandrijven van ruimtevaartuigen. We zouden veel energie kunnen halen uit een relatief kleine hoeveelheid brandstof. Fusion zou de kracht kunnen genereren die nodig is om stuwraketten te bedienen om aanpassingen tijdens de vlucht mogelijk te maken terwijl we naar de volgende planeet vliegen. Maar of fusie een praktische optie is, valt nog te bezien.

Dat is koud, Man

Nog ongrijpbaarder dan een werkende fusiereactor is er een die bij relatief lage temperaturen zal werken. De wetenschappelijke consensus is dat koude kernfusie niet praktisch is en mogelijk onmogelijk [bron:Park].

2:Zonnezeilen

Een vierkwadrant, 20-meter zonnezeilsysteem is volledig ingezet tijdens tests in de Plum Brook-faciliteit van NASA Glenn Research Center in Sandusky, Ohio. Met dank aan NASA

Een ander alternatief om met raketmotoren naar verre planeten te schieten, is om daarheen te zeilen. Maar wat heb je aan zeilen in een omgeving zonder wind? Betreed het zonnezeil!

Zonne zeilen gebruik de zon als motor. De zon straalt fotonen -- de basiseenheden van licht. We weten dat fotonen zowel als golven als als deeltjes fungeren. Fotonen lijken misschien onbeduidend voor ons hier op aarde, maar ze oefenen een kracht uit op objecten als ze ermee in contact komen. Dit is inclusief zonnezeilen.

Een zonnezeil is gemaakt van een ultradunne spiegel die zich over een groot gebied uitstrekt. Als fotonen de spiegel raken, ze oefenen een kracht uit en duwen tegen het zeil. Het zeil wordt geraakt door miljarden fotonen - genoeg om het zeil en alles wat het meesleept door de ruimte voort te stuwen.

Aanvankelijk, reizen in een voertuig getrokken door een zonnezeil zou behoorlijk saai zijn. Je zou niet veel initiële stuwkracht hebben zoals bij een raket. Maar de kracht van die fotonen kan niet worden ontkend, en je ruimtevaartuig zou blijven versnellen tot ver voorbij het punt dat een boegschroef zou kunnen bereiken. U hoeft zich niet alleen zorgen te maken over het tanken van uw ruimtevaartuig voor interplanetaire reizen, ook ben je sneller op je bestemming!

Zonnezeilen zouden goed kunnen werken in de ruimte, maar ze zijn niet ontworpen om een ​​vaartuig van het oppervlak van een planeet te krijgen. Daarom, we zouden nog steeds ofwel raketten moeten gebruiken of het ruimtevaartuig in een baan om de aarde moeten bouwen. En een zonnezeil zou ons misschien naar een andere planeet kunnen brengen, maar zonder andere middelen om onze nieuwe wereld te verlaten, zouden we daar vastzitten. Maar voor een enkele reis naar een andere planeet, een zonnezeil kan precies wat u zoekt -- en u hoeft zich nooit zorgen te maken dat u zonder brandstof komt te zitten.

1:Waterrecycling

Skylab 3 piloot Jack R. Lousma neemt een warm bad. Dit water zou moeten worden gerecycled voor verder gebruik om hulpbronnen en opslagruimte te besparen. Met dank aan NASA

Een ruimtevaartuig voortstuwen om ons naar een andere planeet te brengen is slechts één uitdaging. Een andere is ervoor te zorgen dat we de middelen hebben om in leven te blijven aan boord van ons ruimtevaartuig terwijl we op weg zijn naar onze bestemming. Zelfs een bezoek aan een nabijgelegen planeet zou maandenlange reizen vergen. Met gewicht en ruimte voor zo'n premie, hoe bepaal je hoeveel water je moet meenemen en hoe ga je ermee om?

Om te zeggen dat elke druppel water aan boord van een ruimtevaartuig kostbaar is, is een understatement. Aan boord van het International Space Station zijn systemen die 93 procent van het gebruikte water recyclen [bron:NASA]. De processen zuiveren water zodat het herhaaldelijk kan worden gebruikt, het verminderen van de noodzaak om meer water van de aarde op te sturen.

Dat betekent grijs water -- het afvalwater dat ontstaat na het afwassen, kleding of zelfs mensen -- kan weer tot drinkwater worden gemaakt. Maar dat is niet alles! Zelfs zweet en, Ja, urine worden verwerkt. Alles wordt eruit gefilterd en er blijft alleen zuiver water over.

Het afvalwater gaat naar een distilleerder. De distilleerder draait om de zwaartekracht te simuleren - anders zouden de verontreinigingen in de vloeistof niet scheiden. Water gaat door een filtersysteem dat materialen zoals houtskool en chemische verbindingen gebruikt om zich te binden met verontreinigingen, alleen het water doorlaten.

Een lange ruimtevlucht zal onderweg niet meer water kunnen oppikken. Het zal een noodzaak zijn om elke mogelijke druppel te behouden. En een deel van die technologie kan zelfs zijn weg vinden naar systemen hier op aarde.

Veel meer informatie

Notitie van de auteur:5 groene technologieën voor interplanetaire ruimtevaart

Groene technologie en interplanetaire ruimtevaart lijkt misschien een vreemde combinatie, maar het heeft zin. Bij groene technologie draait alles om het vinden van milieuvriendelijke en efficiënte manieren om doelen te bereiken. Interplanetair reizen vereist noodgedwongen efficiëntie en veiligheid. Het is leuk om je voor te stellen dat je de melkweg doorkruist in een ruimteschip dat is uitgerust met replicators en holodecks, maar het is een veilige gok dat onze vroege dagen van ruimtereizen meer zullen gaan over het tellen van elke inspanning.

gerelateerde artikelen

  • 10 gekke vormen van alternatieve energie
  • Top 5 Groene Mythen
  • 5 groene steden van de toekomst
  • Heeft de aarde haar draagkracht bereikt?
  • 10 mogelijke oplossingen voor transportvervuiling

Meer geweldige links

  • NASA
  • Jet Propulsion Laboratory

bronnen

  • Brauenig, Robert. "Raketdrijfgassen." Raket- en ruimtetechnologie. 2008. (28 maart, 2012) http://www.braeunig.us/space/propel.htm
  • Brumfiel, Geoffrey. "Deskundigen maken zich druk over de kosten van onderzoek naar kernfusie." NPR. 27 juli 2010. (27 maart, 2012) http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=128778289
  • Voerman, Lynn. "Als Mars slechts ongeveer 35-60 miljoen mijl verwijderd is van dichtbij, waarom duurt het 6-8 maanden om daar te komen?" Curious About Astronomy. Cornell University. mei 2003. (28 maart, 2012) http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=547
  • koffie, Jerry "Hoe lang duurt het om naar Mars te komen?" Universum vandaag. 4 juni 2008. (28 maart, 2012) http://www.universetoday.com/14841/how-long-does-it-take-to-get-to-mars/
  • Milieubeschermingsbureau. "Hydrazine." januari 2000. (27 maart 2012) http://www.epa.gov/ttn/atw/hlthef/hydrazin.html
  • Heussner, Ki Mae. "One-Way Mars Mission:zou je stoutmoedig gaan?" ABC nieuws. 13 januari 2011. (28 maart, 2012) http://abcnews.go.com/Technology/mission-mars-boldly/story?id=12607453#.T3THimEV3GF
  • Irvine, Decaan. "Express lift naar de sterren." CNN. 4 december 2006. (28 maart, 2012) http://edition.cnn.com/2006/TECH/space/09/18/space.elevator/
  • jones, Willy. "Een Fusion Thruster voor ruimtevaart." Iee Spectrum. Augustus 2011. (27 maart 2012) http://spectrum.ieee.org/aerospace/space-flight/a-fusion-thruster-for-space-travel
  • LaMonica, Martin. "Een reality check over kernfusie aan het MIT." CNET. 29 juni 2011. (27 maart 2012) http://news.cnet.com/8301-11128_3-20075206-54/a-reality-check-on-nuclear-fusion-at-mit/
  • Nasa. "Groene Vlucht Uitdaging." (29 maart, 2012) http://www.nasa.gov/offices/oct/early_stage_innovation/centennial_challenges/general_aviation/index.html
  • Nasa. "Het recyclen van water is niet alleen meer voor de aarde." 17 november 2008. (28 maart, 2012) http://www.shermanstravel.com/perfect_trips/American_Southwest
  • Nasa. "Veelgestelde vragen Space Shuttle en International Space Station." 24 februari 2008. (28 maart, 2012) http://www.nasa.gov/centers/kennedy/about/information/shuttle_faq.html#14
  • Nasa. "Water op het ruimtestation." 1 november 2000. (28 maart, 2012) http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2000/ast02nov_1/
  • Park, Robert. "Voodoo-wetenschap." Oxford University Press:Oxford, VK 2000.
  • Saeta, Peter N. "Wat is het huidige wetenschappelijke denken over koude kernfusie? Bestaat er enige geldigheid voor dit fenomeen?" Wetenschappelijke Amerikaan. 21 okt. 1999. (28 maart, 2012) http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=what-is-the-current-scien
  • Smithsonisch. "Apollo 11." Nationaal Lucht- en Ruimtemuseum. (27 maart, 2012) http://www.nasm.si.edu/collections/imagery/apollo/as11/a11facts.htm
  • Steitz, David en Newton, Kimberly. "NASA zoekt voorstellen voor demonstraties van groene stuwstoftechnologie." 8 februari 2012. (27 maart, 2012) http://www.nasa.gov/home/hqnews/2012/feb/HQ12-046_TDM_Green_Propellant.html
  • De ruimteliftreferentie. http://spaceelevator.com/
  • Wolfram Alpha. "Wat is de afstand tussen de aarde en Mars?" (28 maart, 2012) http://www.wolframalpha.com/input/?i=distance+between+earth+and+mars
  • Wolfram Alpha. "Wat is de afstand tussen de aarde en Venus?" (28 maart, 2012) http://www.wolframalpha.com/input/?i=distance+between+earth+and+venus

Wolfram Alpha. "Wat was de afstand tussen de aarde en de maan in juli, 1969?" (28 maart, 2012) http://www.wolframalpha.com/input/?i=distance+between+earth+and+the+moon+july+1969

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat zijn de functies van longblaasjes in de longen?
  2. Wat zijn Darwins vier belangrijkste ideeën over evolutie?
  3. Fysische en chemische eigenschappen van lipiden
  4. Ethics of Genetic Engineering
  5. Music Science Fair Project Ideas
  6. Hebben mensen en bananen echt 50 procent van hetzelfde DNA?
  7. Hier is hoe planten- en dierencellen verschillen
  8. Ecologische successie: definitie, types, stadia en voorbeelden
  9. Wat is een gen,

Wetenschap