juni 27, 2022

Nettnord.no

Næringsnett Nord-Troms

PPPL physicist Fatima Ebrahimi in front of an artist's conception of a fusion rocket. Credit: Elle Starkman (PPPL Office of Communications) and ITER

Fant denne kvinnen nettopp raketten som tar oss til Mars? | Vitenskap og teknologi nyheter

Dr. Fatima Ebrahimi har oppfunnet et nytt fusjonsrakettdrivmiddelkonsept som kan drive mennesker til Mars og videre.

Fysikeren som jobbet for US Department of Energy’s Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) designet raketten som vil bruke magnetiske felt til å skyte plasmapartikler (elektrisk ladet gass) inn i verdensrommet.

I følge Newtons andre og tredje bevegelseslover ville bevaring av momentum bety at raketten ble kjørt fremover, og i hastigheter 10 ganger raskere enn sammenlignbare enheter.

Bilde:
Oppfinnelsen kan tillate mennesker å reise til Mars

Mens nåværende romprøvede plasmadrivmotorer bruker elektriske felt for å drive partiklene, vil den nye rakettdesignen akselerere dem gjennom magnetisk tilkobling.

Denne prosessen finnes i hele universet, men er mest observerbar for menneskeheten på overflaten av solen. Når magnetfeltlinjene konvergerer der, før de skilles og deretter kobles til igjen, produserer de en enorm mengde energi.

Lignende energi produseres i torusformede maskiner kjent som tokamaks, en magnetisk inneslutningsenhet som også er en ledende kandidat for en praktisk kjernefusjonsreaktor.

«Jeg har kokt opp dette konseptet en stund,» sa PPPLs hovedforskerfysiker, Dr. Fatima Ebrahimi, hvis artikkel som beskriver oppfinnelsen er publisert i Journal of Plasma Physics.

«Jeg fikk ideen i 2017 mens jeg satt på en terrasse og tenkte på likhetene mellom bilens eksos og de høyhastighets eksospartiklene som ble opprettet av PPPLs National Spherical Torus Experiment (NSTX),» sa han.

NSTX er forløperen til laboratoriets nåværende flaggskip fusjonsanlegg, som undersøkes med finansiering fra US Department of Energy.

«Under sin drift produserer denne tokamak magnetiske bobler kalt plasmoider som beveger seg omtrent 20 kilometer i sekundet, noe som virket mye som et trykk for meg,» la Dr. Ebrahimi til.

READ  Elever fra Rosita Novaro-skolen i Puerto Varas deltok på en leir om vitenskap, teknologi og innovasjon

Kjernefusjon er kraften som driver solen og stjernene. Den kombinerer lette elementer i form av plasma, den varme og ladede tilstanden av materie som består av frie elektroner og atomkjerner som representerer 99% av det synlige universet, for å generere enorme mengder energi.

Hvis en reaktor som arbeider etter de samme prinsippene kunne gjenskapes på jorden, ville den gi en «praktisk talt uuttømmelig tilførsel av energi for å generere elektrisitet» ifølge PPPl.

NOAA / National Weather Service Space Weather Prediction Center-brosjyren viser en solfakkel som stammer fra solen på slutten av 23. januar 2012. Fakkelen er rapportert å være den største siden 2005 og forventes å påvirke systemets GPS og annen kommunikasjon når jordens magnetfelt ankommer morgenen 24. januar (Foto av NOAA / National Weather Service Space Weather Prediction Center via Getty Images)
Bilde:
Teknologien bruker den samme prosessen som vi ser i solbluss.

Dr. Ebrahimis nye konsept presterer mye bedre enn eksisterende plasmapropeller i datasimuleringer: det genererer eksosgasser med hastigheter på hundrevis av kilometer i sekundet, 10 ganger raskere enn de til andre thrustere.

Den raskere hastigheten i begynnelsen av et romfarturs reise kunne sette de ytre planetene innen rekkevidde for astronauter, sa fysikeren.

«Langdistansereise tar måneder eller år fordi den spesifikke skyvekraften til kjemiske rakettmotorer er så lav, så det tar litt tid for romskipet å ta igjen,» sa han.

«Men hvis vi lager thrustere basert på magnetisk tilkobling, kan vi muligens fullføre langdistanseoppdrag på kortere tid.»

Han understreket at thrusterkonseptet hans kommer direkte fra hans forskning på fusjonsenergi. «Dette arbeidet ble inspirert av tidligere fusjonsarbeid, og dette er første gang plasmoider og tilkobling er foreslått for romfremdrift,» sa Dr. Ebrahimi. «Det neste trinnet er å bygge en prototype!»