Driver De Massa: Atirar no espaço pode ser a próxima solução

De Fouad Sabry

O que é Mass Driver

O motor linear de um mass driver ou catapulta eletromagnética seria usado para acelerar e catapultar cargas úteis em altas velocidades. Essa técnica de lançamento espacial não-foguete é chamada de acionador de massa ou catapulta eletromagnética. Os eletroímãs que são usados ​​em acionadores de massa, tanto os já em uso quanto os que estão sendo considerados, empregam bobinas de fio que são ativadas por eletricidade. No entanto, um driver de massa rotativo também foi sugerido. A aceleração de uma carga útil ao longo de uma rota é alcançada disparando uma sequência de eletroímãs em ordem sequencial. O impulso da carga útil faz com que ela continue se movendo mesmo depois de sair da rota.

Como você se beneficiará

(I) Insights e validações sobre os seguintes tópicos:

Capítulo 1: Motorista de massa

Capítulo 2: Foguete

Capítulo 3: Propulsão de naves espaciais

Capítulo 4: Propulsor de íons

Capítulo 5: Propulsor de plasma pulsado

Capítulo 6: Propulsão alimentada por feixe

Capítulo 7: Foguete de fusão

Capítulo 8 : Projétil

Capítulo 9: Canhão elétrico

Capítulo 10: Propulsor

Capítulo 11: Canhão espiral

Capítulo 12: Manobra orbital

Capítulo 13: Arma espacial

Capítulo 14: Corrente de troca de momento

Capítulo 15: Ciclo de lançamento

Capítulo 16: Motor de propulsão de plasma

Capítulo 17: Propulsão elétrica de naves espaciais

Capítulo 18: Motor de reação

Capítulo 19: Lançamento espacial sem foguete

Capítulo 20: Propulsão de campo

Capítulo 21: Acelerador de RAM

(II) Respondendo às principais perguntas do público sobre o driver de massa.

(III) Mundo real exemplos para o uso do driver de massa em muitos campos.

(IV) 17 apêndices para explicar, resumidamente, 266 tecnologias emergentes em cada setor para ter uma compreensão completa de 360 ​​graus das tecnologias do driver de massa.

Para quem é este livro

Profissionais, estudantes de graduação e pós-graduação, entusiastas, hobistas e aqueles que desejam ir além do conhecimento básico ou da informação para qualquer tipo de massa motorista.

• Idioma: Português
• Editora: Um Bilhão Bem Informado [Portuguese]
• Data de lançamento: 3 de nov. de 2022

Pré-visualização do livro

Direitos autorais

Mass Driver Copyright © 2022 por Fouad Sabry. Todos os direitos reservados.

Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste livro pode ser reproduzida sob qualquer forma ou por qualquer meio eletrónico ou mecânico, incluindo sistemas de armazenamento e recuperação de informações, sem autorização por escrito do autor. A única exceção é por um revisor, que pode citar pequenos excertos numa revisão.

Capa desenhada por Fouad Sabry.

Este livro é uma obra de ficção. Nomes, personagens, lugares e incidentes são produtos da imaginação do autor ou são usados de forma fictícia. Qualquer semelhança com pessoas reais, vivas ou mortas, eventos ou locais é inteiramente coincidência.

Bónus

Pode enviar um e-mail para [e-mail] com a linha de assunto Mass Driver: Atirar pessoas para o espaço pode ser a próxima solução, e receberá um e-mail que contém os primeiros capítulos deste livro.

Fouad Sabry

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Prefácio

Por que escrevi este livro?

A história de escrever este livro começou em 1989, quando eu era estudante na Escola Secundária de Estudantes Avançados.

É notavelmente como as escolas STEM (Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática), que estão agora disponíveis em muitos países avançados.

O STEM é um currículo baseado na ideia de educar os alunos em quatro disciplinas específicas - ciência, tecnologia, engenharia e matemática - numa abordagem interdisciplinar e aplicada. Este termo é normalmente usado para abordar uma política de educação ou uma escolha curricular nas escolas. Tem implicações no desenvolvimento da força de trabalho, nas preocupações de segurança nacional e na política de imigração.

Havia uma aula semanal na biblioteca, onde cada aluno é livre de escolher qualquer livro e ler durante 1 hora. O objetivo da aula é incentivar os alunos a lerem outras disciplinas que não o currículo educativo.

Na biblioteca, enquanto olhava para os livros nas prateleiras, notei livros enormes, num total de 5.000 páginas em 5 partes. O nome dos livros é A Enciclopédia da Tecnologia, que descreve tudo à nossa volta, from absoluto zero a semicondutores, quase todas as tecnologias, na altura, foram explicadas com ilustrações coloridas e palavras simples. Comecei a ler a enciclopédia, e claro, não consegui terminá-la na aula semanal de 1 hora.

Então, convenci o meu pai a comprar a enciclopédia. O meu pai comprou-me todas as ferramentas tecnológicas no início da minha vida, o primeiro computador e a primeira enciclopédia tecnológica, e ambos têm um grande impacto em mim e na minha carreira.

Terminei toda a enciclopédia nas mesmas férias de verão deste ano, e então comecei a ver como o universo funciona e como aplicar esse conhecimento aos problemas do dia-a-dia.

A minha paixão pela tecnologia começou há mais de 30 anos e ainda assim a viagem continua.

Este livro faz parte da Enciclopédia das Tecnologias Emergentes que é a minha tentativa de dar aos leitores a mesma experiência incrível que tive quando andava no liceu, mas em vez de tecnologias do século XX, estou mais interessado nas tecnologias emergentes do século XXI, aplicações e soluções industriais.

A Enciclopédia das Tecnologias Emergentes será composta por 365 livros, cada livro será focado numa única tecnologia emergente. Pode ler a lista de tecnologias emergentes e a sua categorização pela indústria na parte de Em breve, no final do livro.

365 livros para dar aos leitores a oportunidade de aumentar os seus conhecimentos sobre uma única tecnologia emergente todos os dias, no decurso de um ano.

Introdução

Como escrevi este livro?

Em todos os livros de A Enciclopédia das Tecnologias Emergentes, estou a tentar obter insights instantâneos, de pesquisa bruta, diretamente das mentes das pessoas, tentando responder às suas perguntas sobre a tecnologia emergente.

Há 3 mil milhões de pesquisas no Google todos os dias, e 20% delas nunca foram vistas antes. São como uma linha direta para os pensamentos das pessoas.

Às vezes, é Como é que retiro o encravamento de papel. Outras vezes, são os medos e os desejos secretos que só se atreveriam a partilhar com o Google.

Na minha busca para descobrir uma mina de ouro inexplorada de ideias de conteúdo sobre Mass Driver, uso muitas ferramentas para ouvir dados autocompletos de motores de busca como o Google, e rapidamente escolho todas as frases e perguntas úteis, as pessoas estão a perguntar em torno da palavra-chave Mass Driver.

É uma mina de ouro de pessoas introspeção, posso usar para criar conteúdo fresco, ultra-útil, produtos e serviços. Do tipo que pessoas, como tu, realmente querem.

As pesquisas de pessoas são o conjunto de dados mais importante alguma vez recolhido na psique humana. Portanto, este livro é um produto ao vivo, e constantemente atualizado por cada vez mais respostas para novas perguntas sobre Mass Driver, feitas por pessoas, tal como tu e eu, a questionarem-se sobre esta nova tecnologia emergente e gostariam de saber mais sobre isso.

A abordagem para escrever este livro é obter um nível mais profundo de compreensão de como as pessoas procuram em torno de Mass Driver, revelando perguntas e perguntas que eu não pensaria necessariamente fora da minha cabeça, e respondendo a estas perguntas em palavras super fáceis e digestivas, e para navegar o livro de uma forma simples.

Por isso, quando se trata de escrever este livro, assegurei-me de que está o mais otimizado e direcionado possível. Este propósito do livro está a ajudar as pessoas a compreender e a desenvolver os seus conhecimentos sobre o Mass Driver. Estou a tentar responder as perguntas das pessoas o mais de perto possível e a mostrar muito mais.

É uma forma fantástica e bonita de explorar questões e problemas que as pessoas têm e responder diretamente, e adicionar insights, validação e criatividade ao conteúdo do livro – até mesmo pitchs e propostas. O livro revela áreas ricas, menos aglomeradas e, por vezes, surpreendentes, de procura de investigação que eu não alcançaria de outra forma. Não há dúvida de que, espera-se que aumente o conhecimento da mente dos potenciais leitores, depois de ler o livro usando esta abordagem.

Apliquei uma abordagem única para tornar o conteúdo deste livro sempre fresco. Esta abordagem depende de ouvir as mentes das pessoas, utilizando as ferramentas de escuta de pesquisa. Esta abordagem ajudou-me a:

Conheça os leitores exatamente onde estão, para que eu possa criar conteúdo relevante que atinge um acorde e impulsiona mais compreensão ao tema.

Mantenha o meu dedo firmemente no pulso, para que eu possa obter atualizações quando as pessoas falam sobre esta tecnologia emergente de novas maneiras, e monitorizar as tendências ao longo do tempo.

Descobrir tesouros ocultos de perguntas precisa de respostas sobre a tecnologia emergente para descobrir insights inesperados e nichos ocultos que impulsionam a relevância do conteúdo e lhe dão uma vantagem vencedora.

O bloco de construção para escrever este livro inclui o seguinte:

(1) Deixei de perder tempo com a intuição e a adivinhação sobre os conteúdos desejados pelos leitores, preenchi o conteúdo do livro com o que as pessoas precisam e despedi-me das intermináveis ideias de conteúdo baseadas em especulações.

(2) Tomei decisões sólidas e tomei menos riscos, para conseguir lugares na primeira fila para o que as pessoas querem ler e querem saber - em tempo real - e utilizar dados de pesquisa para tomar decisões ousadas, sobre quais os tópicos a incluir e quais os tópicos a excluir.

(3) Racionalizei a minha produção de conteúdos para identificar ideias de conteúdo sem ter de analisar manualmente as opiniões individuais para poupar dias e até semanas de tempo.

É maravilhoso ajudar as pessoas a aumentar os seus conhecimentos de uma forma simples, respondendo apenas às suas perguntas.

Penso que a abordagem da escrita deste livro é única à medida que se colide, e acompanha as questões importantes que os leitores fazem sobre os motores de busca.

Agradecimentos

Escrever um livro é mais difícil do que pensava e mais gratificante do que alguma vez poderia imaginar. Nada disto teria sido possível sem o trabalho concluído por investigadores de prestígio, e gostaria de reconhecer os seus esforços para aumentar o conhecimento do público sobre esta tecnologia emergente.

Dedicatória

Para os esclarecidos, aqueles que vêem as coisas de forma diferente, e querem que o mundo seja melhor. Podes discordar demasiado deles, e podes discutir ainda mais com eles, mas não podes ignorá-los, e não podes subestimá-los, porque mudam sempre as coisas... empurram a raça humana para a frente, e enquanto alguns podem vê-los como os loucos ou amadores, outros vêem génio e inovadores, porque aqueles que são iluminados o suficiente para pensar que podem mudar o mundo, são os que o fazem, e levam as pessoas à iluminação.

Epígrafe

O motor linear de um condutor de massa ou de uma catapulta eletromagnética seria usado para acelerar e catapultar cargas até altas velocidades. Esta técnica não-foguete do lançamento espacial é referida como um condutor de massa ou catapulta eletromagnética. Os eletroímanes que são utilizados em condutores de massas, tanto em uso como aqueles que estão a ser considerados empregam bobinas de arame que são ativadas por eletricidade. No entanto, foi também sugerido um condutor de massa rotativo. A aceleração de uma carga útil ao longo de uma rota é conseguida disparando uma sequência de eletroímanes em ordem sequencial. O ímpeto da carga útil faz com que continue a mover-se mesmo depois de ter deixado a rota.

Tabela de Conteúdos

Direitos autorais

Bónus

Prefácio

Introdução

Agradecimentos

Dedicatória

Epígrafe

Tabela de Conteúdos

Capítulo 1: Condutor em massa

Capítulo 2: Foguete

Capítulo 3: Propulsão de naves espaciais

Capítulo 4: Propulsor de iões

Capítulo 5: Impulso de plasma pulsado

Capítulo 6: Propulsão alimentada por feixes

Capítulo 7: Foguete de fusão

Capítulo 8: Projétil

Capítulo 9: Railgun

Capítulo 10: Propelente

Capítulo 11: Coilgun

Capítulo 12: Manobra orbital

Capítulo 13: Arma espacial

Capítulo 14: Corda de troca de impulsos

Capítulo 15: Ciclo de lançamento

Capítulo 16: Motor de propulsão de plasma

Capítulo 17: Propulsão elétrica de naves espaciais

Capítulo 18: Motor de reação

Capítulo 19: Lançamento espacial não-foguete

Capítulo 20: Propulsão de campo

Capítulo 21: Acelerador de carneiro

Epílogo

Sobre o Autor

Brevemente

Apêndices: Tecnologias Emergentes em Cada Indústria

Capítulo 1: Condutor em massa

O motor linear de um condutor de massa ou de uma catapulta eletromagnética seria usado para acelerar e catapultar cargas até altas velocidades. Esta técnica não-foguete do lançamento espacial é referida como um condutor de massa ou catapulta eletromagnética. Os eletroímanes que são utilizados em condutores de massas, tanto em uso como aqueles que estão a ser considerados empregam bobinas de arame que são ativadas por eletricidade. No entanto, também foi sugerida a utilização de um condutor de massa rotativa. A aceleração de uma carga útil ao longo de uma rota é conseguida disparando uma sequência de eletroímanes em ordem sequencial. O ímpeto da carga útil faz com que continue a mover-se mesmo depois de ter deixado a rota.

Neste cenário específico, um condutor de massa é simplesmente uma bobina que usa a aceleração magnética para empurrar um pacote que consiste num suporte magnetizável que alberga uma carga útil. Embora em rigor, qualquer dispositivo que seja usado para impulsionar uma carga balística é considerado um condutor em massa. Após a aceleração da carga útil, o suporte e a carga útil são separados e o suporte é abrandado para que possa ser reutilizado com outra carga útil.

Existem três aplicações distintas para propulsão de naves espaciais que incluem o uso de condutores de massa: lançar naves espaciais longe da Terra, a Lua, ou outro planeta pode ser realizado com a ajuda de um significativo condutor de massa terrestre. Uma nave espacial pode incluir um dispositivo chamado pequeno condutor de massa a bordo, que lançaria pedaços de material no espaço como meio de propulsão. Uma outra variante incluiria uma grande instalação localizada na Lua ou um asteroide disparando balas na direção de uma nave distante.

A combustão química pode ser usada em unidades de massa miniaturizadas para criar armas que funcionem de uma forma semelhante à das espingardas tradicionais ou canhões. Estes podem ser usados para descarregar projéteis. Existe também a possibilidade de desenvolver híbridos de armas de ferro e de coilguns, como a arma helicoidal.

Uma vez que os condutores em massa direcionam os seus projéteis através da utilização de levitação magnética dinâmica, não há necessidade de qualquer tipo de contacto físico entre as partes móveis do dispositivo. Isto permite níveis elevados de reutilização no caso de comutação de energia em estado sólido, bem como uma vida funcional teoricamente longa de até milhões de lançamentos. Os custos iniciais de desenvolvimento e produção dependem fortemente do desempenho, nomeadamente da massa, aceleração e velocidade planeadas dos projéteis. Os custos marginais, por outro lado, tendem a ser relativamente baixos de acordo com esta tendência. Por exemplo, Gerard O'Neill construiu o seu primeiro motorista de massas entre 1976 e 1977 com um orçamento de $2000. Foi um modelo de teste curto que disparou um projétil a 40 m/s e 33 g. O seu próximo modelo teve uma aceleração de ordem de grandeza após um aumento comparável de financiamento. Alguns anos mais tarde, investigadores da Universidade do Texas estimaram que um condutor em massa que pudesse disparar um projétil de 10 quilogramas a 6000 m/s custaria 47 milhões de dólares. A poderosa força gravitacional da Terra e a natureza comparativamente densa da sua atmosfera tornam-na desafiante para pôr em prática uma solução viável. Além disso, a maioria dos locais de lançamento viáveis, se não todos, teriam naves espaciais impulsionando-se ao longo de rotas aéreas altamente utilizadas. Devido à enorme turbulência que seria causada por tais lançamentos, seriam necessários procedimentos extensivos de controlo do tráfego aéreo para garantir a segurança de outras aeronaves que voavam nas proximidades.

É cada vez mais improvável que exista qualquer potencial para qualquer vantagem económica na utilização de motores de massa como alternativa aos foguetes químicos para lançar a partir da Terra dada a proliferação de foguetes reutilizáveis para lançar a partir da Terra (especialmente as primeiras fases). É o caso devido à proliferação de foguetes reutilizáveis para lançar a partir da Terra. Por estas razões, muitas propostas incluem a instalação de condutores de massa na Lua, onde a menor gravidade e a falta de atmosfera reduzem consideravelmente a velocidade necessária para atingir a órbita lunar. Além disso, os lançamentos lunares a partir de uma posição fixa são significativamente menos propensos a gerar problemas em questões como o controlo de tráfego.

A maioria dos desenhos significativos para condutores em massa recorre a bobinas supercondutos para obter uma eficiência energética respeitável (normalmente entre 50 e 90 ou mais por cento, dependendo do design). Como carga útil, o equipamento pode ser constituído por um balde supercondutor ou uma bobina de alumínio. É possível que as bobinas de um condutor de massa causem correntes eddy na bobina de alumínio de uma carga útil, que pode posteriormente funcionar no campo magnético que é produzido. Um condutor de massa é composto por dois componentes distintos. O componente que alcança a máxima aceleração mantém distâncias consistentes entre as bobinas e sincroniza as correntes que fluem através das bobinas com o balde. Durante esta porção, a aceleração sobe à medida que a velocidade sobe, até ao máximo que o balde é capaz de gerir. A área de aceleração contínua começa imediatamente depois disso. Nesta área, as bobinas são separadas aumentando distâncias umas das outras, de modo a alcançar uma taxa constante de aceleração por unidade de tempo.

Com base nesta técnica, uma ideia significativa para o emprego de unidades em massa propôs a transferência de material da superfície lunar para habitats espaciais para processamento utilizando energia solar. O Instituto de Estudos Espaciais demonstrou que esta aplicação pode ser implementada de forma exequível.

Em certas configurações, a carga útil seria armazenada primeiro num balde antes de ser libertada; isto permitiria que o balde fosse abrandado e depois reutilizado. A aceleração, por outro lado, estaria disponível até ao fim se usasse um balde descartável. Em alternativa, se uma pista fosse construída ao longo de toda a circunferência da Lua (ou qualquer outro corpo celeste que não tenha uma atmosfera significativa), então a aceleração de um balde reutilizável não seria limitada pelo comprimento da pista; no entanto, tal sistema teria de ser concebido para resistir a forças centrífugas substanciais se se destinasse a acelerar os passageiros e/ou a carga a velocidades muito elevadas.

Um condutor em massa, em contraste com as propostas de armas espaciais químicas apenas de carga, pode ter qualquer comprimento, barato, e ter uma aceleração razoavelmente suave ao longo de todo, e pode ser opcionalmente longo o suficiente para alcançar a velocidade de golo sem que os passageiros sejam sujeitos a altas forças g. É possível construí-la como uma pista de lançamento muito longa e maioritariamente alinhada horizontalmente para o lançamento espacial, direcionando-se para cima no final, em parte dobrando a pista para cima e em parte pela curvatura da Terra na direção oposta. Isto permitiria que fosse desenvolvido como uma instalação de lançamento espacial.

Existe a possibilidade de que a construção do componente distante e orientado para cima seja facilitado por elevações naturais como montanhas. Quando a pista chegar ao fim a uma maior elevação, haverá menos resistência do ar que o item que está a ser lançado deve ser ultrapassado. No planeta Terra, um design de condutor em massa poderia ser capaz de usar componentes maglev experimentados e verdadeiros.

A pista de um condutor em massa teria de ter quase mil quilómetros de comprimento para lançar uma nave espacial com pessoas a bordo. No entanto, uma faixa de comprimento mais curto pode ainda dar uma quantidade significativa de assistência ao lançamento. Quando se viaja principalmente a uma aceleração que se aproxima de uma força g constante admissível para os passageiros, o comprimento necessário é proporcional ao quadrado da velocidade do veículo. Outra ideia inclui a criação de um anel maciço que uma nave espacial iria circular várias vezes, aumentando gradualmente a velocidade, antes de ser lançada num túnel de lançamento que continuaria para cima.

Um projétil lançado a muito acima da velocidade de fuga da Terra escaparia do Sistema Solar. A passagem atmosférica a tal velocidade foi calculada como viável através de um projétil alongado e de um escudo térmico muito substancial. Foram propostos condutores em massa para a eliminação de resíduos nucleares no espaço.

É possível que uma nave espacial utilize um condutor de massa como o seu principal sistema de propulsão. Se a nave tivesse acesso a um fornecimento adequado de energia elétrica (provavelmente a partir de um reator nuclear), seria capaz de utilizar o condutor de massa para se impulsionar na direção oposta, ao mesmo tempo que acelerava pedaços de matéria de quase qualquer tipo. Esta forma de unidade é referida como uma unidade de iões quando funciona na escala mais baixa da massa de reação.

Não existe um limite teórico absoluto conhecido para o tamanho, energia do focinheira ou aceleração que possa ser alcançado com motores lineares. No entanto, existem vários limites que são impostos pela aplicação efetiva da engenharia, como a relação potência-massa, a dissipação de calor dos resíduos e a quantidade de ingestão de energia que pode ser dada e gerida. É preferível que a velocidade de escape não seja demasiado baixa nem demasiado alta.

Como um condutor em massa é capaz de empregar qualquer tipo de massa como massa de reação para impulsionar uma nave espacial, parece ser a escolha perfeita para veículos espaciais profundos que limpam a massa de reação dos recursos que descobrem. Um condutor em massa, ou qualquer versão, pode ser usado.

Uma das potenciais desvantagens do condutor em massa é que tem a capacidade de enviar massa de reação sólida, ferindo a velocidades relativas perigosamente elevadas em órbitas utilizáveis e faixas de tráfego. Esta é uma das potenciais desvantagens do condutor em massa. A maioria destes planos inclui a disseminação de poeira que foi dividida em partículas muito pequenas. Outra opção é empregar oxigénio líquido como massa de reação; isto resultaria na evaporação do oxigénio de volta à sua forma molecular quando a reação estivesse completa. Outro método para garantir que a massa de reação não representará mais uma ameaça é acelerá-la para escapar à velocidade fora do sistema solar.

É possível que um condutor de massas a bordo de uma nave espacial seja usado para refletir massas provenientes de um condutor de massas que está parado. Cada mudança na taxa de aceleração ou desaceleração da massa aumenta o impulso geral da nave espacial. A instalação de suporte imóvel pode esgotar as centrais elétricas que são capazes de ser significativamente maiores do que a nave espacial se for necessário, enquanto a nave leve e rápida não precisa de transportar massa de reação e não requer muita eletricidade para além da quantidade necessária para substituir perdas na electrónica. Pode-se talvez classificá-lo como um tipo de propulsão movida a feixe (um análogo em escala macroscópica de um feixe de partículas propulsionado magsail). Outro sistema de propulsão a bordo de uma nave espacial pode ser alimentado por pellets de combustível que podem ser entregues à nave espacial por um mecanismo semelhante.

Um outro uso hipotético para esta ideia de propulsão pode ser encontrado na noção de fontes espaciais. As fontes espaciais são uma espécie de sistema em que um fluxo constante de pellets movendo-se em torno de uma pista circular suporta um edifício elevado.

A investigação ativa sobre lançadores eletromagnéticos eletromagnéticos de alta aceleração que vão de tamanho pequeno a intermédio está agora a ser levada a cabo pela Marinha dos Estados Unidos. Devido ao facto de o condutor de massas estar situado mais alto na gravidade bem acima do que os objetivos hipotéticos, estaria em condições de aproveitar um desequilíbrio energético substancial quando se tratava de contra-ataques.

No suplemento técnico do romance de ficção científica Zero a Oitenta escrito em 1937 por Akkad Pseudoman, um pseudónimo para o físico e empresário elétrico de Princeton Edwin Fitch Northrup, há uma descrição de uma Pistola Elétrica que é considerada uma das primeiras descrições de engenharia de tal arma. O livro inclui imagens de várias das armas de bobina protótipo que o Dr. Northrup criou. Estes protótipos foram alimentados por geradores elétricos de frequência kilohertz. O livro conta a história de uma hipotética viagem à lua numa nave espacial para duas pessoas que foi impulsionada para o espaço por uma