Folyékony oxigén-hidrogén meghajtás vs fúziós meghajtás - melyik a jobb?
Rakétameghajtásról van szó.
Olvastam, hogy a fúziós reakcióhoz szükséges üzemanyag a tritium és a deuterium (trícium és deutérium google fordító szerint), illetve lítium szükséges a trícium létrehozásához.
"Since we need an equal amount of tritium and deuterium atoms for the fusion reactions, the fuel mixture has to be 50:50. Therefore, an amount of roughly 3.1⋅10173⋅1026≈1μg of deuterium fuel and 3.1⋅10172⋅1026≈1.6μg of tritium fuel is "burned" per day."
Tehát az űrhajón a fúziós reakció fenntartásához deutérium és lítium szükséges, mint "external fuels".
A Spacex-féle meghajtáshoz pedig folyékony oxigén és folyékony hidrogén szükséges.
Melyik lenne a jövőben hatékonyabb és biztonságosabb?
válasza:Az egyetlen fúziós technológia, ami jelenleg energiát tud termelni, az a hidrogénbomba. Innentől a fúziós meghajtás jelenleg nem megvalósítható (kivéve az orin drive).
Egyébként a fúzió sokkal több energiát termel, mint egy kémiai reakció, így forróbb a hajtógáz.
A rakétamotor hatásfoka ugye annál jobb, minél gyorsabbak a kidobott részecskék. A sebesség annál nagyobb, minél nagyobb a hőmérséklet és minél kisebb a részecske tömege.
A fúzió extém magas hőmérséklettet állít elő és tulnyomó relészt hidrogént bocsájt ki, a hidrogén-oxigén hajtómű a fúzónál hidegebb és relatíve nehéz vízmolekulákat köpköd.
Érzékletetésül, hogy mennyi energiát ad a fúzió: ha megnézed 4 hidrogén atommag plussz két elektron tömegét, nagyobb ért3ket kapsz, mint egy hélium atommag tömege. A különbség a fúzió során E=mc² szerint energává alakul. Ezzel szemben egy kémiai reakció tömegváltozása mérhetetlen.
Szóval a fúzió fantasztikusan jó energiaforrás lehetne, messze felülmúlhatná a kémiai rakétákat.
A mély űrben akkora távolságok vannak, hogy az se számít, ha egy nukleáris holokausztot hagysz magad után, csak egy kis extra anyag kell a legénység és a reaktor közé.
Sőt asszem a He3 alapú fúzió csak töltött részecskéket bocsájt ki a sugárzással, így egy mágneses tér is elég az árnyékoláshoz.
Ha komolyabb űrhajókat akarunk, az vagy külső energiaforrást fog használni, vagy nukleáriast.
#1
A fúzió is nukleáris reakció.
De egyébként fúzió vagy fisszió lenne hatékonyabb? Mondjuk A-ból B-be melyikkel tudnánk gyorsabban eljutni?
válasza:"A fúzió is nukleáris reakció."
Igen, de per pillanat nem működik, szóval bővíteni akartam a témát fisszióra.
Tudtommal papíron a fúzió tömegre jobb energiasűrüségű. Így kevésbé számít a "rakétaegyenlet zsanoksága". De szívesen megnéznék egy számadatot én is.
Ha érdekel a fisszió, youtubeon scott manley csinált pár videót ezekről a hajtóművekről.
Illetve Spotifyon vagy YouTubeon megtalálhatod Isaac Arthur-t aki főleg a távoli jövővel foglalkozik, de inkább a SCI mint FI megközelítéssel, van valami hajtóműves videója is.
Rendben, köszönöm a választ.
Azért kérdeztem, mert sci-fit írok, ami szintén inkább szilárdabban állna a sciencen, mint a fictionon, és próbálok reális fúziós meghajtású hajtóművet írni, és olvastam néhány tudományos papírt róla, hogy hogyan működik a hidrogén-2 és hidrogén-3 alapú meghajtás, a lítium szükségességéről, és hogy hogyan működik a hidrogén-3 (trícium) "breedingje" a védővázra (lithium blanketre) való lecsapódással, ami egyben a radioaktivitástól is véd.
válasza:Kerestem néhány releváns linket az emített csatornákhoz:
"mert sci-fit írok, ami...
Királyul hangzik :)
Igen, nagyon fontos lesz, hogy sikerül-e tríciumot breedelni. Még opció lehet a He3 is, azt pl. a holdról lehetne összevakarni, a földön nincs. Sok sci-fi használja ezt is.
Egy fejlett civilizáció akár gyárthatna antianyagot is pl. gázóriáson üzemelő fúziós üzemben.
Még az jut eszembe, hogy egy nukleáris hajtóműnek is szügsége lehet az fúziós üzemanyagon kívül, is hidrogénre. Pl. Egy termikus fissziós hajtómű hidrogént melegít fel, és ez a hajtóanyag.
Fúziónál hűteni kéne a blanket-et, az azon átfolyó felforrósodó hidrogén szolgáltatná a tolóerő egy részét. (Úgy tudom az ITER is így egy blanket-en keresztül produkálná a "hasznos" teljesítményt)
"Egy fejlett civilizáció akár gyárthatna antianyagot is pl. gázóriáson üzemelő fúziós üzemben."
Hmm, érdekes. Ezt valahogy úgy képzeljem el, hogy gázóriáson harvestelt hidrogénnel és héliummal (mert a gázóriások nagyjából azokból állnak) óriási hatékonysággal működő fúziós reaktorok működtetnék a részecskegyorsítókat, amik termelnék az antianyagot?
válasza:*ma 12:01
Igen, annyi, hogy a hatásfok nem számít tulzottan elvégre egy gázóriás effektíve korlátlan üzemanyagforrás, csak legyen olcsóbb, mint a napenergia.
Maga az állomás lehetne az űrben, vagy repülhetne a légkörben.
Az antianyag termelés alapvetően nem lenne túl hatékony, de ha már kész, és megoldott a tárolás, akkor a saját tömegének a kétszeresét energiává alakítja az E=mc² szerint (azonos tömegű anyag is kell hozzá, de az bármi lehet).
Így ez talán az elképzelhető legjobb hajtóanyag.
Ami realisztikusabb és vetekedni tud vele, azok a lézerek. Valamilyen relatíve nagy tömegü testre telepítenek egy állomást, az lézerekkel lökdösi az arrajáró hajókat (persze nem ingyen).
Ha oda-viszza azonos a forgalom, összeségében nem gyorsul az állomás semerre. További előny, hogy ezek a lézerek kisöpörhetik a szemetet egy folyosón, ahol biztonságosabban, közlekedhetnek a hajók nagy sebességgel. A következő állomásig.
Rendben, de nem hiszem, hogy nagyon belemennék az antianyag témába.
Ami leginkább érdekelne, hogy akkor hidrogén-3 vagy hélium-3 a jobb fúziós üzemanyag? Mert sajnos nem találok sehol egy egységes konzenszust. A hidrogén-3 radioaktív, viszont alacsonyabb hőmérsékleten, kevesebb energiát felhasználva fuzionálható, mert könnyebb, mint a hélium-3, viszont a hélium-3 stabil, és energetikusabbak az abból kapott részecskék, mint hajtóanyag, szóval azt hinné az ember, hogy a hélium-3 jobb, de aztán olvasom ezt: "Helium fusion produces only 9% as much energy per kilogram as hydrogen fusion." És már egyáltalán nem tudom, vagy nem értem, hogy melyik lenne a jobb.
válasza:Ez összehasonlítja őket, a második ábra nagyon informatív:
Én azt szűröm le, hogy a He3 biztonságisabb esetenként kevesebb árnyékolás is elég de nehéz beszerezni az üzemanyagot.
Egy sztoriban pl. Egy apró fürge luxus yacht He3 -al mehetne, egy utasszállító vagy hasonló pedíg tríciummal. Valami bányászhajó, pedíg lonmha napvitorlákkal, vagy koszos fisszióval. Már ha egy csillagrendszeren belül vagyunk. Vagy ha üzemanyag hiányt akarsz a világodba, akkor mondhatod, hogy csak a He3 működik praktikusan.
Igen, én is úgy látom ebből, hogy a hélium-3 az az ilyen fancy fuel.
"As soon as He-3 is introduced as fuel into the fusion reactor equation, the risk factor, building cost and service life changes greatly for the better."
És a lehetséges legnagyobb energiahozamot is arra írja. A trícium jelenleg szimplán könnyebb, mert lítium van, míg hélium-3 jelenleg nincs elég.
Engem azért az energiahozammal kapcsolatban érdekelt volna egy időintervallum, illetve az, hogy mennyi üzemanyagból, mert kétlem, hogy arányos lenne. Mivel a hidrogén-3 gyorsabban fuzionál és nehezebb, így kevesebb kell belőle ugyanazért az energiahozamért, szerintem azzal gyorsabban fel tudsz gyorsulni és kisebb távolságokat gyorsabban megtenni, mondjuk a Földtől a Marsig. Persze ott a hátránya, hogy raioaktív, és gyakran cserélni kell a blanketet emiatt, ami szintén elég költséges valószínűleg. Viszont lehet, hogy a hélium-3-al előbb elérnél egy másik csillagrendszert, költséghatékonyabban és biztonságosabban.
"Egy sztoriban pl. Egy apró fürge luxus yacht He3 -al mehetne, egy utasszállító vagy hasonló pedíg tríciummal."
Szóval ez a példád meglepően pontos volt. Ja, valószínűleg így fogom akkor alkalmazni. Bolygóközi kereskedelmi teherszállításra jó lesz a trícium, mert ahhoz olcsóbb hozzájutni és gyorsabb a fúziós reakció, a magasarisztokrácia pedig hélium-3-mal fog utazni.
Kapcsolódó kérdések:
Minden jog fenntartva © 2025, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!