سیاهچاله
عضو جدید
پرواز با نیروی گداخت هسته ای
[FONT=Arial (Arabic)][/FONT]
واکنش های گداخت هشته ای مقدار بسیار زیادی انرژی ایجاد می کنند.پژوهشگران در حال افتن راه های گوناگون برای مهار کردن این انرژی و به کار بردن ان در سامانه های پیشران فضاپیما هستند.یک فضاپیما گداخت هسته ای می تواند برنامه یماموریت سرنشین دار سفر به مریخ را هر چه زودتر عملی سازد .این گونه فضاپیما ها می توانند زمان مسافرت به مریخ را تا 50 درصد کاهش و شاید بیشتر کاهش دهند .با کاهش زمان قرار گرفتن در معرض پرتوهای خطرناک و ماندن در شرایط ناگوار بی وزنی کمتر می شود و به سرنشینان اسیب کمتری می رسد .
ساختن یک فضاپیما هسته ای همانند گسترش یک گونه خودرو بر روی زمین استکه میتواند با دو برابر سرعت سایر خودرو ها حرکت کند و دارای بازده سوخت 7000 مایل در هر گالن است .در دانش موشکی بازده پیشرانه ی موشک با اندازگیری ضربه ویژه ان به دست می اید .
یک سامانه ی پیشران گداخت هسته ای میتواند دارای ضربه ی ویژه ای 300 برابر بزرگ تر از ضربه ای ویژه موتور های موشکی شیمیایی معمولی باشد .بیشینه ی ضربه ی ویژه ی یک پیشران موشکی عادی 450 ثانیه است یعنی پیشرانه می تواند 1 کیلو گرم نیرو نیروی پیشران رااز مصرف 1 گیلو گرم پیشرانه(سوخت واکسید کننده )در مدت 450 ثانیه تولید نماید .یک موشک گداخت هسته ای می توانددارای ضربه ی ویژه ای در حدود 130000ثانیه باشد. افزون بر ان موشک های گداخت هسته ای هیدروژن را به عنوان سوخت به کار خواهند گرفت و به همین علت این موشک ها می توانند در هنگام سفر فضایی سوخت گیری نمایند .هیدروژن در اتمسفر بسیاری از سیارات وجود دارد پس هر فضاپیمایی که سامانه پیشران گداخت هسته ای داشته باشد می تواند به سوی اتمسفر سیارات حرکت کند و مقدار هیدروژن مورد نیاز خود را از جو سیاره بمکد و با این سوخت گیری به مسیر خود ادامه دهد.
همچنین موشک های گداخت هسته ای می توانند مدت زمان طولانی تری نسبت به موشک های شیمیاییکه پیشرانه ی خود را به سرعت می سوزانند کار کنند و این توانایی ها سفر های فضایی سریع تر و دورتر را برای بشر به ارمغان می اورد.
ساختن یک فضاپیما هسته ای همانند گسترش یک گونه خودرو بر روی زمین استکه میتواند با دو برابر سرعت سایر خودرو ها حرکت کند و دارای بازده سوخت 7000 مایل در هر گالن است .در دانش موشکی بازده پیشرانه ی موشک با اندازگیری ضربه ویژه ان به دست می اید .
یک سامانه ی پیشران گداخت هسته ای میتواند دارای ضربه ی ویژه ای 300 برابر بزرگ تر از ضربه ای ویژه موتور های موشکی شیمیایی معمولی باشد .بیشینه ی ضربه ی ویژه ی یک پیشران موشکی عادی 450 ثانیه است یعنی پیشرانه می تواند 1 کیلو گرم نیرو نیروی پیشران رااز مصرف 1 گیلو گرم پیشرانه(سوخت واکسید کننده )در مدت 450 ثانیه تولید نماید .یک موشک گداخت هسته ای می توانددارای ضربه ی ویژه ای در حدود 130000ثانیه باشد. افزون بر ان موشک های گداخت هسته ای هیدروژن را به عنوان سوخت به کار خواهند گرفت و به همین علت این موشک ها می توانند در هنگام سفر فضایی سوخت گیری نمایند .هیدروژن در اتمسفر بسیاری از سیارات وجود دارد پس هر فضاپیمایی که سامانه پیشران گداخت هسته ای داشته باشد می تواند به سوی اتمسفر سیارات حرکت کند و مقدار هیدروژن مورد نیاز خود را از جو سیاره بمکد و با این سوخت گیری به مسیر خود ادامه دهد.
همچنین موشک های گداخت هسته ای می توانند مدت زمان طولانی تری نسبت به موشک های شیمیاییکه پیشرانه ی خود را به سرعت می سوزانند کار کنند و این توانایی ها سفر های فضایی سریع تر و دورتر را برای بشر به ارمغان می اورد.
گداخت هسته ای چیست؟
به طور اساسی فضاپیماهای گداخت هسته ای طراحی شده اندتا گونه های مشابهی از واکنش های دما بالا را -که در هسته خورشید رخ می دهد-باز افرینی کنند.انرژی بسیار زیادی که از این واکنش ها تولید می گردداز پیشران به بیرون رانده می شود و از ان نیروی پیشران (تراست )تولید می شود .با به کار گرفتن این گونه از سامانه های پیشران یک فضاپیما می تواند تنها در مدت زمان 3 ماه به مریخ برسد حتی شاید کمتر در حالی که با پیشران های موشکی معمولی دست کم هفت ماه طول می کشد تا یک فضاپیما به مریخ برسد
.یک واکنش گداخت هسته ای هنگامی رخ می دهد که دو اتم هیدروژن با هم برخورد کنند و یک اتم بزرگتر را هلیوم ـ4 را به وجود اورند. این واکنش ترکیب با رهاسازی انرژی همراه است این فرایند اینگونه صورت می گیرد:
1-دوپروتون با هم امیخته شده به شکل یک اتم دوتریم یک پوزیترون و یک نوترینور در می ایند
2-یک پروتون و یک اتم دوتریم با هم امیخته شده به شکل یک اتم هلیوم ـ3 (دو پروتون ویک نوتورن) و یک پرتو گاما در می ایند
3ـدو اتم هلیوم ـ3 با هم امیخته شده به شکل یک اتم هلیوم ـ4 (دو پروتون و دو نوترون)و دو پروتون در می ایند.
گداخت هسته ای تنها در محیط های مافوق گرم رخ می دهد یعنی در میلیون در جه سانتیگراد ستاره ها که از پلاسما ساخته شده اندتنها محیط های طبیعی هستند که به اندازه طبیعی گرم هستند تا واکنش های گداخت هسته ای در ان ها رخ دهد .
واکنش های گداخت هسته ای 85 درصد از انرژی خورشید را فراهم می سازد
پلاسما گاز یونیزه شده ای است که اغلب به عنوان حالت چهارم ماده شناخته می شود .برای پیدایش پلاسما سطح بالایی از گرما نیاز است که در هیچ ماده ی شناخته شده ای فراخم نمی شود .افزون بر ان پلاسما یک رسانای الکتریکی خوب است میدان های مغناطیسی را نگه می دارد هدایت می کند و شتاب می دهد این ویژگی ها پایه ی پیدایش گداخت هسته ای است .
گداخت هسته ای از شکافت هسته ای پاک تر است چگالی انرژی بیشتری دارد و 100 میلیون بار بیش تر از سوخت های فسیلی انرژی تولید می کند .همان گونه که اشاره شد گداخت هسته ای همان به هم پیوستن دو هسته سبک وزن و تولید یک هسته سنگین تر و مقدار زیادی انرژی است تفاوت اندکی بین خرم دو هسته ی سبک وزن با محصول ترکیب انها وجود دارد و این تفاوت موجب فراوری مقدار زیادی انرژی است.
در اوایل دهه ی 1900 م انیشتین نظریه ی تبدیل انرژی و جرم را به یکدیگر ارائه کرد و میزان انرژی تولید شده در واکنش گداخت هسته ی بر اساس فرمول انیشتین به دست می اید .
بهترین مثال برای انرژی فراوری شده از گداخت هسته ای خورشید است که در ان دو ایزوتوپ هیدروژن به هلیوم تبدیل می شوند و این تبدیل با تولید انرژی همراه است :
.یک واکنش گداخت هسته ای هنگامی رخ می دهد که دو اتم هیدروژن با هم برخورد کنند و یک اتم بزرگتر را هلیوم ـ4 را به وجود اورند. این واکنش ترکیب با رهاسازی انرژی همراه است این فرایند اینگونه صورت می گیرد:
1-دوپروتون با هم امیخته شده به شکل یک اتم دوتریم یک پوزیترون و یک نوترینور در می ایند
2-یک پروتون و یک اتم دوتریم با هم امیخته شده به شکل یک اتم هلیوم ـ3 (دو پروتون ویک نوتورن) و یک پرتو گاما در می ایند
3ـدو اتم هلیوم ـ3 با هم امیخته شده به شکل یک اتم هلیوم ـ4 (دو پروتون و دو نوترون)و دو پروتون در می ایند.
گداخت هسته ای تنها در محیط های مافوق گرم رخ می دهد یعنی در میلیون در جه سانتیگراد ستاره ها که از پلاسما ساخته شده اندتنها محیط های طبیعی هستند که به اندازه طبیعی گرم هستند تا واکنش های گداخت هسته ای در ان ها رخ دهد .
واکنش های گداخت هسته ای 85 درصد از انرژی خورشید را فراهم می سازد
پلاسما گاز یونیزه شده ای است که اغلب به عنوان حالت چهارم ماده شناخته می شود .برای پیدایش پلاسما سطح بالایی از گرما نیاز است که در هیچ ماده ی شناخته شده ای فراخم نمی شود .افزون بر ان پلاسما یک رسانای الکتریکی خوب است میدان های مغناطیسی را نگه می دارد هدایت می کند و شتاب می دهد این ویژگی ها پایه ی پیدایش گداخت هسته ای است .
گداخت هسته ای از شکافت هسته ای پاک تر است چگالی انرژی بیشتری دارد و 100 میلیون بار بیش تر از سوخت های فسیلی انرژی تولید می کند .همان گونه که اشاره شد گداخت هسته ای همان به هم پیوستن دو هسته سبک وزن و تولید یک هسته سنگین تر و مقدار زیادی انرژی است تفاوت اندکی بین خرم دو هسته ی سبک وزن با محصول ترکیب انها وجود دارد و این تفاوت موجب فراوری مقدار زیادی انرژی است.
در اوایل دهه ی 1900 م انیشتین نظریه ی تبدیل انرژی و جرم را به یکدیگر ارائه کرد و میزان انرژی تولید شده در واکنش گداخت هسته ی بر اساس فرمول انیشتین به دست می اید .
بهترین مثال برای انرژی فراوری شده از گداخت هسته ای خورشید است که در ان دو ایزوتوپ هیدروژن به هلیوم تبدیل می شوند و این تبدیل با تولید انرژی همراه است :
1 H2+1H2 2He4+Energy : واکنش گداخت هسته ی در خورشید
