Tartışmalı Bir Roket Teknolojisi Temel Bir Fizik Yasasına Meydan Okuyabilir

[™ Admin]

Tartışmalı Bir Roket Teknolojisi Temel Bir Fizik Yasasına Meydan Okuyabilir

Mevcut uzay araştırmaları çağının (Uzay Çağı 2.0) en heyecan verici yönlerinden biri, eskimiş fikirlerin nihayet nasıl hayata geçirildiğidir.

Daha iyi bilinen örneklerden bazıları, geri alınabilir ve yeniden kullanılabilir roketler, denizde geri alma, havada geri alma, tek aşamalı yörüngeye (SSTO) roketler ve kinetik fırlatma sistemlerini içerir.

Ayrıca, geleneksel itici gazlara dayanmayan tahrik sistemlerinin geliştirilmesine yönelik çabalar da vardır. Bu teknoloji, daha düşük kütle ve iyileştirilmiş enerji verimliliği gibi birçok avantaj sunar ve sonuç olarak maliyetleri düşürür.

10 Haziran 2023'te, uydular için tamamen elektrikli bir tahrik sistemi (IVO Quantum Drive) ilk kez uzaya uçacak. Sistem, Kuzey Dakota merkezli kablosuz enerji şirketi IVO, Ltd. tarafından inşa edildi ve tahrik uygulamalarına sahip olabilecek alternatif bir atalet teorisi için bir test ortamı görevi görecek.

Motor, ticari ortak Rogue Space Systems tarafından barındırılan özel bir araç paylaşımının (Transporter 😎 parçası olarak bir SpaceX Falcon 9 roketinin üzerinde fırlatılacak. Teknoloji onaylanırsa, Quantum Drive ticari alanda ve ötesinde bir devrimi tetikleyebilir. Ve değilse, o zaman fizik yasalarının hala fizik yasaları olduğunu bilerek rahatlayabiliriz!

Sürdürülebilir uzay taşımacılığı

Dünyanın enerji, ulaşım, imalat ve altyapı açısından büyük bir dönüşümden geçtiği bir sır değil. Bilgi işlem, 3D baskı ve yapay zekadaki gelişmelere ek olarak, bu değişikliklerin arkasındaki ana itici güç, daha temiz ve daha sürdürülebilir alternatiflere duyulan arzudur.

Bu, kablosuz internet ve cihazlar, elektrikli arabalar, EV şarj istasyonları ve minyatür güneş pilleri ve rüzgar türbinleri gibi yeniliklere yol açtı. Ne yazık ki, bu yenilikler zehirli pillere ve güvenli olmayan şarj teknolojilerine dayanıyor.

2017 yılında Richard Mansell, Ken Mansell, Daniel Telehey ve Matthew Silbernagel tarafından kurulan IVO, günümüzde teknoloji ve yeniliğin karşı karşıya olduğu başlıca sorunları ele almak için başlatıldı. Bu amaçla IVO, Kapasitif Tabanlı Hava İletimi (CBAT) olarak bilinen bir teknolojiyi kullanarak kablosuz enerji aktarım çözümleri geliştirmeye odaklanmıştır.

Bu esnek, ölçeklenebilir teknoloji, üreticilerin pil boyutlarını yüzde 50'ye kadar küçültmelerine olanak tanıyor ve yeşil enerji endüstrisini bozma yolunda ilerliyor.

Ek olarak, son on yılda ticari uzay şirketlerinin sayısında keskin bir artış görüldü ve bu da yeniden kullanılabilir roketler ve mikro uydular gibi yeniliklere yol açtı. Bu nedenle, daha fazla ülke, şirket ve akademik kurumun yörüngeye yük göndermesiyle uzay çok daha erişilebilir hale geldi.

Ne yazık ki, uzay endüstrisi hala zehirli olan (veya zehirli yan ürünler üreten) veya büyük miktarlarda sera gazı üreten itici gazlara bağımlı. Gazyağı ve metan bazlı yakıtlar kullanan roket fırlatmaları, uzun mesafeli bir uçuşa göre (yolcu başına) atmosfere 100 kata kadar daha fazla CO2 salabilir.

2021'de IVO, atalet hakkında alternatif bir teoriden yararlanan tamamen elektrikli yeni bir tahrik sistemi geliştirmeye başladı. IVO Kuantum Sürücüsü olarak bilinen bu önerilen sistem, birçok fizikçinin saçak bir teori olarak gördüğü tartışmalı bir fikir olan Nicelenmiş Eylemsizlik (QI) teorisine dayanıyor.

Alternatif bir atalet teorisi

QI teorisi ilk olarak 2007 yılında Plymouth Üniversitesi fizikçisi Mike McCulloch tarafından Lambda Soğuk Karanlık Madde (LCDM) modeline bir alternatif olarak önerildi.

Bu teori, Galaksilerin dönme eğrilerini Karanlık Madde gerektirmeyen bir şekilde (ve Pioneer Anomalisi için bir açıklama olarak) açıklamak için Genel Görelilik (GR) ve Kuantum Alan Teorisini (QFT) uzlaştırma girişimiydi. Teori iki temel unsura iner:

1. GR'ye göre Evren'de, kozmik ivme ışık hızını aştığı için ışığın bir cisme ulaşamadığı bir olay ufku vardır. Benzer bir ufuk, bir nesne bir yönde hızlanırsa üretilir (Rindler ufku olarak bilinir). Bunun ötesindeki herhangi bir şey, gözlemlenebilir Evrenin dışındadır ve "Rindler uzayının" merkezindeki nesneyi etkileyemez.
2. QFT'ye göre, hızlanan bir nesne (Unruh radyasyonu) için benzer radyasyon tahmin edilmektedir. QI, Unruh radyasyonunun eylemsizliğin kaynağı olduğunu öne sürüyor. Alcubierre Metrik'e benzer (ancak daha büyük ölçekte), Rindler bilgi ufku ivme yönünde genişler ve arkasında daralır.

McCulloch ayrıca bu teorinin uzay araçlarını yakıtsız fırlatmak için bir temel sağlayabileceğini iddia etti. Teori defalarca sorgulandı ve 2012'de astrofizikçiler, uzay aracından gelen tek tip olmayan ısı emisyonunun hızlarını yavaşlattığı sonucuna vararak Anomaliyi çözdüler.

Bununla birlikte, son yıllarda McCullough ve meslektaşları, bir laboratuvar ortamında QI'yi araştırmak için deneyler yapmaları için bir DARPA hibesi aldı. IVO Quantum Drive'ın piyasaya sürülmesiyle, teori ilk kez uzayda test edilecek.

Değişen maliyetler

Doğrulanırsa, böyle bir sistem, en dikkate değer olanı aşırı verimlilik olan geleneksel itici gazlara göre çok sayıda avantaj sağlayacaktır. IVO'ya göre, tek bir Kuantum Sürücü, yerleşik güç depolama ve güneş enerjisi kombinasyonu yoluyla sağlanan tek bir watt elektrikle 52 milinewtona (mN) kadar itme gücü elde edebilir. Bu, 25–250 mN itme kuvveti elde edebilen, daha düşük enerji verimliliğine (yüzde 65 ila 80) sahip olan ve daha fazla güç (1–7 kilovat (kW)) gerektiren Hall-Effect iticilere (iyon motorları) göre önemli bir gelişme olacaktır.

IVO'ya göre bir diğer fayda, iticinin modüler tasarımıdır; bu, daha fazla itme kuvveti elde etmek ve bireysel uzay aracının ihtiyaçlarını karşılamak için birden fazla birimin istiflenmesine (ve birden çok eksende) izin verir. Bunun da ötesinde, tipik bir Hall-Effect iticisi 200 kg'dan (440 lbs) daha ağır olurken, tek bir harici ve dahili Quantum Drive birimi sırasıyla yalnızca 186,6 gram ve 103,5 gram (6,6 ve 3,65 oz) ağırlığındadır. Şu anda IVO Ltd.'nin Operasyon Direktörü olan kurucu ortak Telehey, Universe Today'e e-posta yoluyla şunları söyledi:

“IVO Quantum Drive, modern uzay tahrikinin mevcut sınırlamalarından gerçekten tamamen ayrılıyor. İlk saf elektrikli tahrik cihazıdır, yani çalışması için yalnızca elektriğe ihtiyaç duyar. Uzay aracını hareket ettirmek için özel yakıt çözümleri gerektiren karmaşık yakıt sistemlerinin olduğu günler geride kaldı. Elektriğimiz olduğu sürece itme gücümüz var, bu yüzden ilk kez sınırsız Delta-V mümkün. Kendi kendine yeten yapısı nedeniyle bu, bir uzay aracının tamamen içinde olabilen ilk itme cihazıdır.”

Bağımsız itici ayrıca herhangi bir yönde monte edilebilir ve 6 dereceye kadar serbestlik sunar. İtici gazları ortadan kaldırmak, hacimli ve ağır depolama tanklarına olan ihtiyacı da ortadan kaldırarak bir uzay aracının toplam kütlesini azaltır ve yük taşıma kapasitesini artırır. Son olarak, itici gaz gerektirmeyen bir tahrik sistemi, yakıt sınırlamaları nedeniyle uydu yakıt ikmali veya yörüngeden çıkma ihtiyacını ortadan kaldırır. Telehey, bu avantajların "maliyet azaltma açısından uzay endüstrisinin şimdiye kadar gördüğü en dramatik değişimi yönlendireceğini" söyledi.

IVO Ltd., simüle edilmiş bir uzay ortamında Quantum Drive'ı doğrulamak için E-Labs (Virginia merkezli bir test ve değerlendirme tesisi) ile birlikte çalıştı. Mansell'in tanımladığı gibi:

"Kuantum Sürücüsü test edildi ve elektromanyetik, elektrostatik, Lorentz, Corona deşarjı, iyon rüzgarı vb. Temel ölçümler sağlamak için Kontrol Sürücüleri de üretildi. Tüm test kurulumları üçüncü şahıslar tarafından değerlendirilmiştir. Tüm Kuantum Sürücüleri, tahmin edilen Nicel Eylemsizlik hesaplamalarıyla tutarlı itme gücü gösterdi. Control Drives, itme ölçümlerinin bilinen diğer kuvvetlerle tutarlı olmadığını doğruladı.”

İtiş sistemlerini uzayda test etmek için IVO Ltd., yörüngesel robotik geliştiricisi Rogue Space Systems ile işbirliği yaptı. Rogue, insanlığın uzayda büyüyen varlığını kolaylaştırmak için ilk nesil Orbital Robotları (OrbotsTM olarak bilinir) tasarlıyor. Orbot ailesi şu anda incelemek, izlemek ve gözlemlemek için tasarlanmış Laura Orbot'tan ve uyduları ve diğer varlıkları farklı yörüngelere taşımak için tasarlanmış Fred'den oluşuyor. Ayrıntıları bu yıl içinde açıklanacak olan üçüncü bir uzay aracı planlanıyor.

Üç uzay aracı da, makine öğrenimi ve otonom yeteneği içeren bir işletim sistemi olan AI-Enabled Sensory Observation Platform (AESOP) tarafından destekleniyor. Bu sistem, Orbot'ların otonom olarak çalışmasına izin vererek iletişim gecikmelerini ve uzay aracının yerdeki kontrol istasyonları tarafından görülemediği dönemleri telafi ediyor. Aynı zamanda, Orbot'un kendisini otomatik olarak bir hedef uydunun yakınında konumlandırmasına ve ona nasıl düzgün hizmet verileceğini belirlemesine izin vererek, çarpışmadan kaçınma ve yakınlık takibi sağlar.

Telehey, "Rogue Space Systems ile ortaklığımız, inovasyona yönelik ortak tutkumuzdan ve insan kapasitesini genişletme nihai hedefimizden kaynaklanmaktadır" dedi. “İnsanlık binlerce yıldır hayret ve merakla yıldızlara bakıyor. Şimdi insanlık tarihinde ilk kez bu uzak yerlere uzanıp dokunabilme yeteneğine sahibiz. Kuruluşlarımız bunu ciddiye alıyor ve birlikte IVO ve Rogue tarih yazmaya niyetli.”

Tartışma sürüyor

Doğal olarak bu testle ilgili haberler ve şirketin iddiaları birçok bilim insanı tarafından hatırı sayılır bir şüpheyle karşılandı. Özellikle, McGill Üniversitesi'nde makine mühendisliği profesörü ve Yıldızlararası Uçuş Deneysel Araştırma Grubu lideri Andrew Higgins var. 2018'de Higgins, itici gaz kullanmayan bir elektromanyetik sürücünün fiziksel olarak sağlam olmadığını gösterdiği "Tepkisiz Bir İtiş Gücünü Termodinamiğin Birinci Yasası ile Uzlaştırmak" başlıklı bir makale yayınladı.

Higgins'e göre, itici gaza dayanmayan elektromanyetik cihazlar, itme gücü başına en fazla 3,33 mikronewton (?N/kW) üretebilir, aksi takdirde bir tür sürekli hareket makinesi haline gelirler.

Bunun nedeni, sabit kuvvet uygulamanın sabit ivmeyle sonuçlanmasıdır; bu, nesnenin kinetik enerjisinin zaman içinde karesel olarak arttığı, enerji girişinin ise doğrusal olarak arttığı anlamına gelir. Sonuç olarak, nesnenin kinetik enerjisi, enerji girişini aşacak ve (bu enerji yavaşlama yoluyla toplanırsa) net bir enerji kazancı olacaktır.

Kısacası, kavram, bir sistemin iç enerjisinin (E), bir sisteme ısı transferi (Q) ile sistem tarafından yapılan iş (W) arasındaki farka eşit olduğunu belirten Termodinamiğin Birinci Yasasını ihlal eder — matematiksel olarak E2-E1=Q-W olarak ifade edilir. Higgins'in Universe Today'e e-posta yoluyla söylediği gibi:

"IVO Quantum Drive'ı benim görüşüm, bir reaksiyon kütlesi veya başka bir kütle ile başka hiçbir etkileşim olmaksızın, bir güç girişi alıp itme çıkışı ürettiğini iddia eden EM sürücüsü, Woodward Mach etkili itici veya diğer herhangi bir cihazla aynıdır. karşı itmek. Böyle bir aygıtın birinci türden bir sürekli hareket makinesine dönüştürülebileceğini göstermek önemsizdir. Yani, başka hiçbir etkileşim olmaksızın sadece bir kara kutudan güç üreten bir makine.”

Yanıt olarak Mansell, Quantum Drive'ın tepkisiz bir sistem olmadığını ve EM Drive ile karşılaştırılamayacağını belirtti. "Kuantize Atalet Teorisi, uzay aracını yakıt olmadan ve Newton'un hareket yasalarını ihlal etmeden hareket ettirmek için bazı benzersiz yollar sağlar" dedi. "Kuantum Sürücüsü, uzay aracını hareket ettirmek için elektriği ve bekleyen patent yapılandırmamızı kullanıyor. Bu konfigürasyon, Dünya yüzeyinde olabildiğince test edilmiştir. Bir sonraki ve kesin test LEO'da olacak."

Mevcut büyüme seviyelerine dayanarak, ticari uzay sektörünün 2030 yılına kadar toplam 1,4 trilyon ABD dolarına ulaşacağı tahmin edilmektedir. Benzer şekilde, yeşil enerji sektörünün on yılın sonundan önce 1,4 trilyon ABD dolarına ulaşacağı tahmin edilmektedir.

Bu paralel gelişmeler, erişilebilirliğin arttığı ve daha temiz, daha güvenli ve daha verimli alternatiflere olan talebin yüksek olduğu uzayda şirketlerin potansiyelini gösteriyor. Sistemi ve dayandığı teorik fiziği test etmek olan bu gösterinin amacı da burada yatıyor.

Başarısız olursa, bilim adamları fizik yasalarının gözden geçirilmesi gerekmediği için rahatlayabilirler. Başarılı olursa, muazzam fırsatların kapısını aralayacaktır. Nihayetinde, herkesin (pro veya aleyhte) bundan ne çıkacağını görmekten heyecan duyduğunu söylemek adil görünüyor!

Fırlatma 10 Haziran'da yapılacak ve SpaceX'in Youtube akışı aracılığıyla canlı olarak yayınlanacak. Ayrıca IVO Ltd web sitesi aracılığıyla geri sayımı izleyebilir ve lansmanı takip edebilirsiniz.

Kaynak: Inverse