Foguete De Fusão: Um passo mais perto de enviar humanos a Marte

De Fouad Sabry

O que é foguete de fusão

O conceito de foguete de fusão refere-se a um projeto teórico para um foguete que seria alimentado por propulsão de fusão. Tal foguete seria capaz de oferecer aceleração efetiva e contínua no espaço sem a necessidade de transportar uma quantidade significativa de combustível. O conceito exige tecnologia de energia de fusão que está além da capacidade dos sistemas atuais, bem como foguetes muito maiores e mais sofisticados.

Como você se beneficiará

(I) Insights e validações sobre os seguintes tópicos:

Capítulo 1: Foguete de fusão

Capítulo 2: Viagem interestelar

Capítulo 3: Interplanetário voo espacial

Capítulo 4: Propulsão da nave espacial

Capítulo 5: Foguete térmico nuclear

Capítulo 6: Reator de fissão gasosa

Capítulo 7: Nuclear foguete de água salgada

Capítulo 8: Bussard ramjet

Capítulo 9: Foguete de antimatéria

Capítulo 10: Propulsão de pulso nuclear

Capítulo 11 : Propulsão de pulso nuclear catalisada por antimatéria

Capítulo 12: Robert W. Bussard

Capítulo 13: Projeto Orion (propulsão nuclear)

Capítulo 14: Propulsão nuclear

Capítulo 15: Projeto Daedalus

Capítulo 16: Projeto Longshot

Capítulo 17: Sonda interestelar

Capítulo 18: Propulsão elétrica da nave espacial

Capítulo 19: Projeto Valkyrie

Capítulo 20: Foguete do reator de núcleo de gás

Capítulo 21: Acionamento de fusão direta

(II) Respondendo ao top público perguntas sobre foguetes de fusão.

(III) Exemplos do mundo real para o uso de foguetes de fusão em muitos campos.

(IV) 17 apêndices para explicar, resumidamente, 266 tecnologias emergentes em cada indústria tenha uma compreensão completa de 360 ​​graus das tecnologias de foguetes de fusão.

Para quem é este livro

Profissionais, estudantes de graduação e pós-graduação, entusiastas, amadores , e aqueles que querem ir além do conhecimento ou informação básica para qualquer tipo de foguete de fusão.

• Idioma: Português
• Editora: Um Bilhão Bem Informado [Portuguese]
• Data de lançamento: 5 de nov. de 2022

Pré-visualização do livro

Direitos autorais

Fusion Rocket 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 Fusion Rocket: Um passo mais perto de enviar humanos para Marte, e receberá um e-mail que contém os primeiros capítulos deste livro.

Fouad Sabry

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www.1BKOfficial.org

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 Fusion Rocket, 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 Fusion Rocket.

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 Fusion Rocket, 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 Fusion Rocket, 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 Fusion Rocket. 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 conceito de um foguete de fusão refere-se a um desenho teórico para um foguete que seria alimentado por propulsão de fusão. Tal foguete seria capaz de oferecer uma aceleração eficaz e contínua no espaço sem a necessidade de transportar uma quantidade significativa de combustível. O conceito exige tecnologia de energia de fusão que está para além da capacidade dos sistemas atualmente, bem como foguetes que são muito maiores e mais sofisticados.

Tabela de Conteúdos

Direitos autorais

Bónus

Prefácio

Introdução

Agradecimentos

Dedicatória

Epígrafe

Tabela de Conteúdos

Capítulo 1: Foguete de fusão

Capítulo 2: Viagens interestelares

Capítulo 3: Voo espacial interplanetário

Capítulo 4: Propulsão de naves espaciais

Capítulo 5: Foguete térmico nuclear

Capítulo 6: Reator de fissão gasosa

Capítulo 7: Foguete nuclear de água salgada

Capítulo 8: Bussard ramjet

Capítulo 9: Foguete antimatéria

Capítulo 10: Propulsão do pulso nuclear

Capítulo 11: Propulsão do pulso nuclear catalisado por antimatéria

Capítulo 12: Robert W. Bussard

Capítulo 13: Projeto Orion (propulsão nuclear)

Capítulo 14: Propulsão nuclear

Capítulo 15: Projeto Dedalus

Capítulo 16: Projeto Longshot

Capítulo 17: Sonda interestelar

Capítulo 18: Propulsão elétrica de naves espaciais

Capítulo 19: Projeto Valquíria

Capítulo 20: Foguete reator de núcleo de gás

Capítulo 21: Unidade de Fusão Direta

Epílogo

Sobre o Autor

Brevemente

Apêndices: Tecnologias Emergentes em Cada Indústria

Capítulo 1: Foguete de fusão

O conceito de um foguete de fusão refere-se a um desenho teórico para um foguete que seria alimentado por propulsão de fusão. Tal foguete seria capaz de oferecer uma aceleração eficaz e contínua no espaço sem a necessidade de transportar uma quantidade significativa de combustível. O conceito exige tecnologia de energia de fusão que está para além da capacidade dos sistemas atualmente, bem como foguetes que são muito maiores e mais sofisticados.

A propulsão do pulso nuclear de fusão é um método que pode ser usado para criar propulsão utilizando energia derivada da fusão nuclear.

O impulso específico muito elevado oferecido pela fusão é o principal benefício deste processo, enquanto a (presumivelmente) grande maioria do reator é o principal inconveniente. Existe a possibilidade de que um foguete de fusão possa criar menos radiação do que um foguete de fissão, o que resultará numa redução da quantidade de massa de proteção necessária. A utilização de bombas de hidrogénio, tal como sugerido no Projeto Orion, é o método mais fiável para fabricar um foguete de fusão; no entanto, tal nave espacial seria muito grande, e a utilização dessas armas é proibida ao abrigo do Tratado de Interdição Parcial de Ensaios Nucleares. Por causa disso, o uso de foguetes movidos por bombas provavelmente seria restrito aos limites do espaço. Em vez de utilizar a unidade direta, um método alternativo emprega a utilização da propulsão elétrica (como a propulsão de iões) utilizando energia elétrica criada através da fusão.

Os propulsores de iões e outros tipos de propulsão para naves espaciais são muito eficazes, mas a sua operação requer o uso de energia elétrica. A quantidade de energia que pode ser criada em determinadas circunstâncias é o fator limitativo na quantidade de impulso que pode ser produzida (por exemplo, um condutor em massa). Tal vaso pode ser impulsionado por um gerador elétrico alimentado por energia de fusão. Um dos inconvenientes é que os métodos tradicionais de produção de eletricidade precisam de um lavatório de energia a baixa temperatura, o que é um desafio (no sentido em que é pesado) implementar numa nave espacial. Esta questão pode ser parcialmente resolvida pela transformação direta da energia cinética contida nos produtos de fusão em energia elétrica.

Os gases de escape da reação de fusão podem ser enviados para a parte traseira do foguete para criar propulsão sem a necessidade da geração intermediária de energia. É uma ideia intrigante. Isto seria muito mais simples de se fazer com alguns tipos de sistemas de confinamento, como espelhos magnéticos, do que com outros (por exemplo, tokamaks). Além disso, é mais apelativo para a utilização de combustíveis avançados (ver fusão aneutronic). Na propulsão de hélio-3, a fusão dos átomos de hélio-3 serviria como a principal fonte de energia. Num reator, o hélio-3, um isótopo de hélio que tem dois protões e um neutrão, pode ser fundido com deutério para produzir formas mais estáveis do elemento. A libertação de energia que ocorre como consequência tem o potencial de forçar o propulsor para fora da escotilha traseira da nave. A abundância de hélio-3 na Lua é a principal motivação por trás da ideia de usá-lo como combustível para naves espaciais. De acordo com estimativas feitas pelos cientistas, há cerca de um milhão de toneladas de hélio-3 que são acessíveis na Lua. Apenas 20% da energia gerada pela reação D-T poderia ser utilizada desta forma; os outros 80% da energia são libertados como neutrões, que não podem ser dirigidos por campos magnéticos ou paredes sólidas e, portanto, seriam difíceis de dirigir para a propulsão. A decadência beta do trítio, que por si só pode ser criada a partir de deutério, lítio ou boro, é o processo que leva à formação de hélio-3.

Mesmo que uma reação de fusão que possa manter-se não possa ser construída, ainda é concebível utilizar a fusão para melhorar o desempenho de outro sistema de propulsão, como um motor VASIMR. Isto poderia ser feito mesmo no caso de não poder ser desenvolvida uma fusão autossustentável.

O plasma tem de ser contido para que haja um processo de fusão sustentado. O tokamak, que é uma espécie de fusão de confinamento magnético, é a configuração para a fusão terrestre que tem recebido a maior atenção da investigação. Uma vez que os tokamaks, como são agora construídos, têm um peso muito elevado, a relação de impulso com peso parece ser insatisfatória. O design especulativo do veículo Discovery II foi concebido pelo Centro de Investigação Glenn da NASA, e uma das suas ideias era usar um pequeno reator de toro esférico de aspeto minúsculo. Discovery II poderia entregar uma carga útil tripulada de 172 toneladas a Júpiter em 118 dias (ou 212 dias a Saturno) usando 861 toneladas de propulsor de hidrogénio, além de 11 toneladas de combustível de fusão de hélio-3-deutério (D-He3). Júpiter pode ser alcançado em 118 dias, e Saturno pode ser alcançado em 212 dias. O hidrogénio é aquecido pelos detritos de plasma de fusão, o que resulta num aumento do impulso à custa de uma diminuição da velocidade de escape (entre 348 e 463 quilómetros por hora) e, assim, um aumento da massa dos propulsores.

A fusão de confinamento inercial (ICF), a alternativa mais proeminente ao confinamento magnético, está atualmente a ser pesquisada e desenvolvida como parte do Projeto Dedalus. Um feixe de eletrões ou um laser seriam usados para acender um pequeno pellet de combustível de fusão (com um diâmetro de alguns milímetros), que depois seriam submetidos a fusão. Um campo magnético é usado para moldar a placa de pressão, que então produz impulso direto. Em teoria, a reação hélio-3-Deutério ou uma reação de fusão aneutronic poderia ser utilizada para maximizar a energia em partículas carregadas, minimizando simultaneamente a quantidade de radiação produzida; no entanto, é altamente discutível se seria ou não tecnicamente viável utilizar qualquer uma destas reações. O confinamento inercial foi usado tanto nos estudos abrangentes de design realizados na década de 1970 para a unidade de Orion, bem como para o Projeto Dedalus. Na década de 1980, investigadores do Laboratório Nacional Lawrence Livermore e da NASA trabalharam num conceito para um Veículo para Aplicações Interplanetárias de Transporte que foi alimentado pelo ICF (VISTA). A sonda Cónica VISTA tem a capacidade de transferir uma carga de até 100 toneladas para a órbita de Marte e depois regressar à Terra em 130 dias. Alternativamente, pode entregar a mesma carga útil à órbita de Júpiter e depois regressar à Terra em 403 dias. Para alimentar a reação de fusão, são necessárias 41 toneladas de deutério e trítio, também conhecido como combustível de fusão D-T, e 4.124 toneladas de propulsante de hidrogénio. A velocidade do escape seria de 157 km por segundo.

A fusão de alvos magnetizados (MTF) é uma abordagem relativamente nova que combina as melhores características das abordagens mais estudadas de fusão de confinamento magnético (isto é, bom confinamento energético) e fusão de confinamento inercial (isto é, aquecimento eficiente de compressão e contenção livre de paredes do plasma fundindo). MTF é um acrónimo para fusão de alvo magnético, e é abreviado como MTF. Na abordagem magnética, o combustível de fusão é aquecido num plasma enquanto está confinado a uma baixa densidade por campos magnéticos. Por outro lado, na abordagem do confinamento por inércia, a fusão é iniciada apertando rapidamente o alvo, a fim de aumentar significativamente a densidade do combustível e, consequentemente, a temperatura. Em vez de usar lasers fortes, o MTF emprega armas de plasma, também conhecidas como métodos de aceleração eletromagnética. Isto resulta em pequenos reatores que são simultaneamente baratos e de baixo peso. Em comparação com os desenhos Discovery II e VISTA, este design seria muito mais compacto e teria um menor impacto no ambiente graças à sua velocidade de escape significativamente maior (700 km/h).

O confinamento eletrostático inercial, muitas vezes conhecido como IEC, é outra ideia proeminente para a contenção de foguetes de fusão. Exemplos de IEC incluem o Farnsworth-Hirsch Fusor e a variante Polywell que está a ser desenvolvida pela Energy-Matter Conversion Corporation (EMC2). A Universidade de Illinois desenvolveu um plano para um Navio de Fusão II que tem uma massa de 500 toneladas e é capaz de transportar uma carga tripulada de 100.000 quilogramas para a lua Europa de Júpiter em 210 dias. Os propulsores de foguetes de iões com uma velocidade de escape de 343 km/s são utilizados a bordo do Navio de Fusão II, que é alimentado por dez reatores de fusão D-He3 IEC. Para uma viagem de ida ao sistema de Júpiter que demoraria um ano, a proposta precisaria de 300 toneladas de propulsante de árgon.

A propulsão do pulso nuclear catalisado por antimatéria é uma proposta ainda mais