Собственная идея по теме

Актуальность

«Человечество покинет Землю менее чем через 600 лет… У нас заканчивается пространство для жизни, и единственный выход из этой ситуации – колонизация других миров. Пришло время исследовать другие звездные системы»

 Cогласно специальному докладу ООН 2012 года из представленных 65 вариантов максимальной численности народонаселения, при которой возможно устойчивое развитие нашей планеты, самый распространенный вариант - 8 миллиардов, а, по прогнозам ООН, к 2050 году оно может достигнуть 9,7 млрд.(1)

К этому времени мы лишимся достаточно важных стратегических ресурсов: нефти, газа, угля и железа.

Итак, задача человечества - найти способ добраться до других планет, спутников, а может, и звездных систем для последующей колонизации. Ценой каких затрат топлива мы сможем этого достичь и как долго придется добираться до выбранного нами объекта – главные вопросы стоящие перед человечеством.

Анализ возможностей

Итак, двигатель – установка, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу. Существует несколько типов двигателей: уже существующих на реактивной тяге и находящиеся на стадии активных разработок и испытаний.

Тепловой двигатель нам не поможет. Например, чтобы долететь до Альфы Центавры, по моим расчетам, нужно около 1 107 420 428,6 тонн горючего!(2) И не стоит забывать о том, что запасы Земли ограничены. Да и КПД теплового  двигателя особо не внушает доверия, как правило, он не превышает 15%.

Ионный и плазменный двигатели схожи по строению и характеристикам. Это хороший вариант, учитывая, что их КПД находится в промежутке от 60 до 80 %(2.1), и затраты на топливо достаточно невелики(нужен инертный газ аргон(в больших количествах встречается в вулканах) или ксенон). Его недостатком является малая мощность (20кВт, у теплового -30 000 000 кВт)(3)(4)

Ядерный двигатель - это нечто среднее по преимуществам и недостаткам между тепловым и ионным. При относительно небольших затратах топлива(75 тонн до Плутона(а значит до Альфы Центавры - 543 996 тонн)), по оценкам ученых Багрова, Смирновых(5)), и времени (до Альфы Центавра за 12 лет по тем же оценкам, то есть в 3 раза дольше чем, свет добирается до нее)(5) Однако, увидев оценки, навязывается мысль: а быстрее и экономнее нельзя?

Еще один вариант – солнечный парус, основанный на способности света оказывать давление, которую экспериментально доказал Лебедев еще в 1899 году, но здесь есть трудности. Во-первых, сам парус должен быть очень большой по площади (согласно статье Стасенко «Через тернии к звездам», один из проектов представлял доставку груза наноразмеров до Альфы Центавры, используя парус площадью 16 м²), что увеличивает риск его повреждения вследствие случайного столкновения с небольшими космическими объектами. Во-вторых, сам парус должен быть очень легкий.

Как видим, парус весьма проблематичен в производстве из-за больших габаритов.

Идея и теория

Итак, что же делать? Реактивный двигатель не подходит, «солнечный» тоже. Нужен способ двигаться быстрее. Но предел нашей возможности - околосветовая скорость, однако даже с ней, например, до Альфы Центавры лететь 4 года.

Я предлагаю обогнать, или, что правильнее, перехитрить свет. Двигаться быстрее него. Но как? Давайте попробуем сократить путь. Давайте проведем (Эксперимент)

Что на счет практики?

 Теоретически электрическое поле может вызвать возмущения пространства. Можно сконструировать кольцо, через него пустить высоковольтное напряжение постоянного тока и нацелить в центр кольца лазер с малой длиной волны и посмотреть на картину фаз, которую может нам дать интерферометр. Например, хорошо подойдет интерферометр Майкельсона. Сравним фазы через «выключенное» и «включенное» кольцо. Если это действительно так, то мы увидим отличия, сдвиг фаз.

Этим занимались команда физиков во главе с Уайтом-Джудеем. Он модифицировал интерферометр Майкельсона, используя гелий-неоновый лазер, длина волны которого составляет 633 нм. Кольцо было сделано из титаната бария, обладающего высокой диэлектрической проницаемостью, радиусом в полсантиметра. Напряжение, подаваемое к кольцу, составляло 20000 В(7). В итоге сдвиг фаз был обнаружен, однако он был достаточно малым.

Собственная идея по теме

В отличие от Уайта, я предлагаю применить не постоянный, а переменный ток, поскольку он в кольце создает сферическое электромагнитное поле, с помощью которого мы добьемся больших результатов в сжатии пространства. Я предлагаю использовать для этого более подходящий материал – Висмут. В моем случае использование титаната бария  не рационально. Доказательство этого приведены в расчетах и сводной таблице:

где Е это напряженность электрического поля, D – электрическая индукция, В – магнитная индукция, H – напряженность магнитного поля. Ее можно преобразовать, выразив D через E, и H через B:

(8)

(9)

Где  - диэлектрическая проницаемость вещества,  - магнитная проницаемость вещества,  - магнитная постоянная.

Подставляем в первую формулу:

Соответственно, чем ниже  вещества, тем лучше. А теперь просто сравним Титанат бария и Висмут:

BaTiO3 при н.у.	Bi при н.у.
(по разным источникам),(10) Возьмем значение 2000	Возьмем значение 1.5
Он проявляет свойства ферромагнетиков, значит  сильно больше 1(11),  Возьмем значение 2	Сильный диамагнетик (12)

 ;

.

Расчеты показали, что плотность поля, которое образуется возле кольца из висмута, превосходит плотность поля, которое образуется возле титаната бария, минимум в 8 раз, что доказывает превосходство висмута над титанатом бария. Заметим, что, не имея точных значений магнитной проницаемости для титаната бария и диэлектрической проницаемости висмута, я брал, примерные значения в пользу титаната бария.

 Еще одним совершенствованием конструкции может стать система из близко стоящих колец или катушки из своеобразной проволоки из используемого нами материала. В итоге плотность поля(P), которое мы создаем, будет больше за счет увеличения показателя индукции. 

Для более наглядного результата следует увеличить напряжение в 3 раза, т.е. подключить напряжение в 60 000 В. Увеличивая напряжение, мы усиливаем электромагнитное поле, а значит, создаем более сильные возмущения пространства.

Таким образом, мы можем создать более мощную установку для создания пространственных возмущений, а значит, результат можно будет увидеть почти гарантированно, и впоследствии испытать установку в открытом космосе.