¿Propulsión de fusión de baja eficiencia?

Esto suena plausible de hecho.

Cualquier motor puede abstraerse como productor de dos cosas: empuje y calor residual. Como paso intermedio, puede producir energía interna, pero dicha energía se utilizará para ayudar al empuje, directa o indirectamente, o terminará como calor residual debido a otras ineficiencias. (Estoy ignorando los grandes drenajes de energía de terceros como, por ejemplo, las armas láser gigantes).

Aquí, la mayor parte de la salida se utiliza para alimentar el láser/haz de partículas/plasma que mantiene la reacción en marcha. Pero este poder no va a ninguna parte: se usa para mover partículas más rápido o para calentar cosas (debido a ineficiencias inevitables, como calor residual). Entonces, simplemente puede describir su motor como, digamos, 50% o 90% eficiente. Lo que significa que el 50% o el 10% restante de la energía restante debe ser tratado. Con una nave espacial que no puede usar la atmósfera, el agua o el suelo para evacuar el calor (como lo haría un avión, un barco o un motor terrestre), esto significa radiadores gigantes de color rojo brillante.. ¡Lo que es algo bueno! Los radiadores se ven geniales, transmiten bien la sensación de potencia, son una buena señal visual de lo que está sucediendo (por ejemplo, los radiadores fríos significan que el motor está detenido), son una gran fuente de trama y complicación, y fanáticos de la ciencia ficción dura. hablará sobre cuán realista es su trabajo. De hecho, el mayor error de The Expanse (tanto el libro como la serie) es probablemente no haberlos utilizado.

Ahora, la propulsión se realiza lanzando partículas lo más rápido posible en la otra dirección. Cuanto más rápido puedas lanzar las partículas, más tiempo te durará la misma masa de combustible. Las unidades de fusión son excelentes para eso: con su enorme potencia, pueden emitir partículas a una velocidad enorme y, por lo tanto, son muy eficientes. Desafortunadamente, también tienen un empuje muy bajo, porque una unidad de fusión emitirá comparativamente una masa baja de partículas por segundo; piense mejor en las unidades de iones. Contraste con los motores químicos que tienen una eficiencia terrible (se necesita un Saturno V completo para enviar una pequeña cápsula a la luna y de regreso), pero tienen un empuje enorme.

Tenga en cuenta que, con la falta de radiadores (lo que implica una eficiencia del 99,99% como mínimo), esta es la razón por la cual la unidad Epstein es inverosímil (incluso si no es físicamente imposible).

De hecho, puede aumentar el empuje con la misma potencia usando más propulsor, pero como tal, cada partícula se emitirá a una velocidad más baja (la misma potencia dividida entre más partículas). Entonces tienes más empuje pero menos eficiencia. Incluso puede usar su motor en modo de planta motriz máxima y usar la energía para calentar propulsor inerte (, teniendo así el empuje de un motor químico para una eficiencia ligeramente mejor. De hecho, si está en la atmósfera, incluso puede usar aire y convertirlo en un motor a reacción Recuerde que incluso la fusión protón-boro es algo radiactiva y no del todo aneutrónica debido a reacciones secundarias.

Entonces, para los viajes interplanetarios, desea la máxima eficiencia, con quemaduras más prolongadas y suaves. Para maniobrar pozos de gravedad, desea un mejor empuje porque las quemas cortas y más duras son más importantes. Juega en Children of a Dead Earth si quieres experimentar con esto.

Su reactor puede incluso diseñarse con esta ineficiencia directamente: si es demasiado complicado tener una tasa de fusión del 100 %, tal vez use mucho más hidrógeno y/o boro del que finalmente se fusiona, y el resto se calienta por la reacción y se usa para empuje junto con los resultados de la fusión. Entonces, si bien el impulso específico máximo teórico es muy alto , tal vez su motor tenga uno más bajo.

En cuanto a cambiar los cabezales láser cada pocas horas, esto no tendría demasiado efecto en la eficiencia del motor como tal, siendo equivalente a uno ligeramente menos eficiente (la masa de los cabezales láser de repuesto). Sin embargo, es una buena manera de hacer que se sienta como un dispositivo de alta tecnología y alto mantenimiento, y abre las cosas para los puntos de la trama y las complicaciones, nuevamente, algo bueno. Después de todo, no conocemos los compromisos de diseño exactos que implica el láser de fusión de una nave espacial, por lo que no hay razón para que no se sienta creíble.

Y, por supuesto, Atomic Rocket es el sitio web ideal para trabajar en CF dura.

Llamémoslo: golpear una fusión de topo. Renuncias a la idea de controlar el proceso. Y solo golpea los picos de plasma que se acercan al borde de la contención.

¿Cómo se hace esto?

Utiliza un conjunto de láseres de pararrayos ( https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/news/fet-open-laser-lightning-rod ) para imprimir en 3D una forma de bobina en el plasma de el pico emergente.

Una vez que esa espiral de niebla se imprime en el infierno, envías corriente, creando una agitación contraria, que comprime el plasma de regreso a la región de contención. Necesita excelentes sensores, tiempos de reacción rápidos y definitivamente es lento y derrochador, con una producción que fluctúa constantemente. Además, no puede controlar todo esto y podría calentarse en regiones con fluctuaciones magnéticas constantes.

Además, es propenso a errores, lo que significa que una fracción de segundo tarde y la bobina impresa ya podría estar distorsionada y empujar el plasma en una dirección inesperada.