¿Qué motor de nave antorcha requiere el sistema de control menos complejo?

Propulsión de pulsos nucleares y cohetes nucleares de agua salada

De los otros métodos de propulsión, estos dos parecen ser los menos complejos. Los otros métodos requieren sistemas de control que se sumerjan en la operación del propio reactor, en algunos casos a un nivel casi íntimo e imposible (por las limitaciones).

Para un cohete de fragmentos de fisión, uno querría monitorear la cantidad de neutrones que liberan los materiales fisionables de manera constante y sin muchos errores, de lo contrario corren el riesgo de una reacción exagerada de bombardeo de neutrones: una fusión. Estos tipos de antorchas también requieren alguna canalización electromagnética, lo que a su vez garantiza un subsistema de monitores y controles. Si esto falla, puede correr el riesgo de dañar la boquilla de escape del cohete y tal vez otras cosas. También existen otras limitaciones de las operaciones del dispositivo que uno desearía considerar monitorear y controlar, como la temperatura de las partículas ionizadas (está trabajando en el rango de potencialmente decenas de miles de grados Kelvin, unos pocos miles, como mínimo), y las diversas integridades de los componentes del dispositivo; si es un reactor rotatorio,

Los cohetes con núcleo de gas tienen la ventaja de que pueden alcanzar temperaturas mucho más altas y, por lo tanto, un impulso específico más alto. Con un gran poder viene una gran responsabilidad. Un sistema de control para esta antorcha necesitaría monitorear las temperaturas de la boquilla y la contención del núcleo, que son las muletas estructurales del diseño (por sus limitaciones de temperatura). Uno querría monitorear la integridad estructural de la contención y controlar un moderador de neutronesaumentar o disminuir la frecuencia de las reacciones. Este diseño también requiere un mecanismo de enfriamiento efectivo, ya sea a través de radiadores externos o refrigerante gaseoso/líquido que pasa a través de la boquilla. En aras de mantener la integridad estructural o maximizar/minimizar el impulso específico, uno querría controlar la velocidad a la que este mecanismo disipa el calor. Además de eso, se cree que también debe haber una absorción interna de radiación térmica para controlar la velocidad de las reacciones. Las partículas de tungsteno parecen ser la opción popular, y la velocidad a la que estas partículas son empujadas a través del reactor debería controlarse por razones similares a las del mecanismo de enfriamiento, para retrasar la degeneración de los componentes del dispositivo.

Un cohete de fusión tiene la ventaja de que no puede fundirse. Gran parte del concepto de una antorcha de fusión es teórico. Parece haber dos tipos predominantes: contención inercial y magnética.

• Para el primero, sería necesario inyectar gránulos de combustible en el reactor y encenderlos con haces de fotones o electrones de alta energía, elija. Necesitaría un método confiable para inyectar el combustible de gránulos y un método confiable para activar los haces precisamente en el momento correcto y con la intensidad correcta. Por lo general, haría estas cosas dentro de una cámara de vacío, por lo que sería necesario controlar el estado del vacío. Para una reacción de fusión exitosa, sería necesario controlar muchas relaciones de energía de haz a haz en escalas de tiempo muy cortas (quizás microsegundos). Esto parecería imposible de manejar para un sistema analógico.
• Para el segundo, necesitaría una miríada de mecanismos de control y monitores para mantener un campo de contención magnética dentro de pequeños márgenes de error. Lo que está haciendo esencialmente es equilibrar dos fuerzas poderosas: una presión magnética y una presión de plasma. Un reactor de fusión está trabajando constantemente para superar la turbulencia creada por iones que fluyen a alta velocidad a medida que son transportados y conducidos por líneas de campo magnético. Debe preocuparse por las cantidades de combustible que escapan de la contención magnética e interactúan con las paredes de la cámara de reacción. Todo en tiempo real, y sin computadoras electrónicas. En cuanto a las superficies de control requeridas, en la operación de un reactor de fusión, necesitaría ser un helicóptero principal, controlando, monitoreando y analizando en tiempo real casi todos los aspectos de su operación.

Los cohetes nucleares de agua salada parecen prometedores. La cantidad de combustible que alimenta a uno de estos y el grado de temperatura que alcanza casi no son motivo de preocupación. Una forma de control sería el sistema de alimentación de combustible. Se dice que las partículas que constituyen el combustible nuclear no se difunden todas a la misma, o incluso a una velocidad regular. Ocupan una amplia gama de muchos órdenes de magnitud y, por lo tanto, es posible que las partículas de combustible que se mueven libremente retrocedan hacia el sistema de alimentación de combustible, dañando o destruyendo potencialmente el sistema. Por supuesto, le gustaría tener el control de la tasa de inyección de combustible de todos modos, para ajustar la aceleración y otras cosas, pero esta es otra razón para tener ese control. Si un detector detecta una cantidad lo suficientemente grande del combustible que se acelera de regreso al sistema por su propia tasa de difusión, entonces es posible que desee cerrar el sistema durante un breve período de tiempo y dejar pasar la perturbación. Esta parece ser la única superficie de control para este dispositivo.

La propulsión de pulsos nucleares se ha experimentado en el pasado (ver Project Orion) y es bastante bien entendido. Básicamente, lo que está haciendo es dejar caer explosivos nucleares pequeños (o grandes, si está buscando pasar un buen rato) detrás de su nave y detonarlos a una distancia en la que es "seguro" y la explosión impartirá una buena fracción de su impulso en su oficio. Necesitarías un control para lanzar las bombas y un control para detonarlas. Las cosas intermitentes dependen de sus computadoras analógicas para resolverlas. La caída debe ser simple. Mientras su nave está experimentando el impulso impartido por la explosión anterior, suelte otra bomba para que su nave acelere alejándose de ella. Mi recomendación personal es que no coloque el temporizador real (control de detonación) en la bomba. Deje que la bomba sea activada por alguna fuerza externa, como un rayo láser enfocado que vaporiza alguna parte de su superficie, un "fusible" o un proyectil de hipervelocidad golpeando contra él, disparado desde la nave, quizás un arma. ¿Por qué? Razones de seguridad, por supuesto. No porque estaría bien disparar bombas nucleares todo el día.

El impulsor de pulso nuclear Orion es el candidato más cercano. Con la excepción del mecanismo de temporización para disparar las unidades de pulso nuclear, en realidad todo lo demás podría hacerse mediante un accionamiento mecánico directo. El mecanismo para cargar las unidades de pulso se basaba en una máquina expendedora, y el cañón para disparar las unidades de pulso detrás de la nave era esencialmente un cañón de aire gigante. Los temporizadores mecánicos pueden hacer funcionar la mayoría de los dispositivos, y la sincronización de los disparos podría moderarse mediante un sistema de levas en los amortiguadores para activar el ciclo de sincronización.

Es quizás el último tipo de tecnología dieselpunk imaginable, y si la tripulación de General Atomic hubiera recibido su financiación, podrían haber ido a Marte a fines de la década de 1960 y a Saturno en 1975 de acuerdo con su calendario.

Menos complejo: todo a mano.

fuente

Si quieres algo retro, ve completamente retro. Cadenas, poleas y fuerza principal. Su modelo será una fundición de hierro de mediados del siglo XIX. En lugar de ese crisol (de aspecto alarmante), tiene una reacción de fusión autosostenida levantada de HG Wells The World Set Free . Su tripulación apunta sus diversos cohetes en la dirección solicitada por el capitán, apagando o disparando las reacciones según se justifique. Se necesitarán varios hombres sin camisa esforzándose para apagar uno de los tubos del cohete, que es cómo haces que gire.

No creo que sea mucho más simple que el cohete nuclear de agua salada; debería, dependiendo de las especificaciones del diseño, ser capaz de dirigir y controlar un cohete nuclear de agua salada utilizando válvulas mecánicas, cardanes y giroscopios. Esto se debe a que, en principio, los cohetes nucleares de agua salada utilizan el mismo diseño que los cohetes químicos de combustible líquido, solo que con más delta-v y una mayor densidad de energía del combustible. Todo lo que necesita controlar es la tasa de flujo de combustible a la cámara de reacción y la dirección del escape de esa reacción.

Trazar maniobras orbitales es una tetera diferente y requerirá mucha más potencia computacional a menos que se haga "por conjetura y por Dios" usando un globo ocular, tal vez un sextante, y manos en la dirección manual, que podría ser. Incluso un sistema totalmente digital no tiene por qué ser mucho más complejo que el utilizado por los Saturn V y su teléfono inteligente tiene una destreza informática mucho mayor.