Propulsión De Plasma: ¿Puede SpaceX utilizar la propulsión de plasma avanzada para Starship?

Por Fouad Sabry

Qué es la propulsión por plasma

Una nave espacial SpaceX propulsada por motores químicos de metilox tardará hasta seis meses en llegar a Marte. En la Tierra, la exposición a la radiación es de menos de 2,5 milisegundos por año. En su acercamiento a Marte, los colonos enfrentarán niveles 300 veces más altos que eso. ¿Podemos utilizar tecnologías de propulsión de plasma avanzadas superconductoras para reducir el tiempo a 30 días? Neutron Star Systems ha desarrollado un sistema propulsor magnetoplasmodinámico mejorado que utiliza electroimanes superconductores de alta temperatura de óxido de cobre y bario de tierras raras para mejorar significativamente el rendimiento de propulsión de plasma mientras consume menos electricidad. Este podría ser el camino del futuro para la propulsión de vuelos espaciales.

Técnicamente, hay dos tipos de sistemas de propulsión: químicos y eléctricos, dependiendo de las fuentes del combustible. Los propulsores electrostáticos se utilizan para lanzar pequeños satélites en órbita terrestre baja que son capaces de proporcionar empuje durante largos intervalos de tiempo. Estos propulsores consumen menos combustible en comparación con los sistemas de propulsión química. Por lo tanto, para los intereses de la reducción de costos, los científicos espaciales están interesados ​​en desarrollar propulsores basados ​​en tecnología de propulsión eléctrica.

¿SpaceX puede utilizar la propulsión de plasma avanzada para Starship?

Cómo se beneficiará

(I) Estadísticas y validaciones sobre los siguientes temas:

Capítulo 1: Motor de propulsión de plasma
Capítulo 2: Vuelo espacial
Capítulo 3: Vehículo aéreo electromagnético sin alas
Capítulo 4: Propulsión de naves espaciales con propulsión eléctrica
Capítulo 5: Propulsor de iones
Capítulo 6: Stellarator
Capítulo 7: Vela eléctrica
Capítulo 8: MagBeam
Capítulo 9: Propulsión de naves espaciales
Capítulo 10: Sistema avanzado de propulsión eléctrica
Capítulo 11: Antigravedad
Capítulo 12: Gravedad artificial

(II) Responder a las principales preguntas del público sobre la propulsión de plasma.
(III) Ejemplos del mundo real para el uso de la propulsión de plasma en muchos campos.
(IV) 17 apéndices para explicar, brevemente, 266 tecnología emergente en cada industria para tener un conocimiento completo de 360 ​​grados de las tecnologías de propulsión de plasma.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que quieran ir más allá de los conocimientos o la información básica para cualquier tipo de propulsión de plasma.

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 13 oct 2021

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Propulsión por plasma

Otros libros del autor

1 – Máquinas inteligentes

2 – Interfaz cerebro-computadora

3 – Inteligencia de enjambre

4 – Vehículos autónomos

5 – Drones autónomos

6 – Robótica autónoma

7 – Armas autónomas

8 – Robótica Agrícola

9 – Sistemas Ecológicos Cerrados

10 – Carne cultivada

11 – Agricultura vertical

12 – Propulsión por plasma

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Serie de The Author

Tecnologías emergentes en tecnología de la información

1 – Máquinas inteligentes

Tecnologías emergentes en neurociencia

1 – Interfaz cerebro-computadora

Tecnologías emergentes en robótica

1 – Inteligencia de enjambre

Tecnologías emergentes en cosas autónomas

1 – Vehículos autónomos

2 – Drones autónomos

3 – Robótica autónoma

4 – Armas autónomas

Tecnologías emergentes en la agricultura

1 – Robótica Agrícola

2 – Sistemas Ecológicos Cerrados

3 – Carne cultivada

4 – Agricultura vertical

Tecnologías emergentes en el espacio

1 - Propulsión por plasma

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Mil millones de conocedores

Propulsión por plasma

¿Puede SpaceX usar la propulsión avanzada de plasma para Starship?

Fouad Sabry

Derechos de autor

Derechos de autor de la propulsión de plasma © 2021 por Fouad Sabry. Todos los derechos reservados.

Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este libro puede ser reproducida en cualquier forma o por cualquier medio electrónico o mecánico, incluyendo sistemas de almacenamiento y recuperación de información, sin el permiso por escrito del autor. La única excepción es por un revisor, que puede citar extractos cortos en una revisión.

Funda diseñada por Fouad Sabry.

Este libro es una obra de ficción. Los nombres, personajes, lugares e incidentes son productos de la imaginación del autor o se usan ficticiamente. Cualquier parecido con personas reales, vivas o muertas, eventos o lugares es completamente casual.

Sobresueldo

Puede enviar un correo electrónico a 1BKOfficial.Org+PlasmaPropulsion@gmail. com con el asuntoPropulsión porplasma: ¿Puede SpaceX usar la propulsión por plasma avanzada para Starship? , o simplemente haga clic en este enlace y haga clic en enviar en su cliente de correo electrónico, y recibirá un correo electrónico que contiene los primeros capítulos de este libro.

Fouad Sabry

Visite el sitio web de 1BK  en

www.1BKOfficial.org

Prefacio

¿Por qué escribí este libro?

La historia de escribir este libro comenzó en 1989, cuando  era estudiante dela Escuela Secundaria deEstudiantes Avanzados.

Es notablemente como  las escuelas STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas),que ahora están disponibles en muchos países avanzados.

STEM es un plan de estudios basado en la idea de educar a los estudiantes en cuatro disciplinas específicas: ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas, en un enfoque interdisciplinario y aplicado. Este término se usa típicamente para abordar una política educativa o una elección de currículo en las escuelas. Tiene implicaciones para el desarrollo de la fuerza laboral, las preocupaciones de seguridad nacional y la política de inmigración.

Hubo  una clase semanal en la biblioteca, donde cada estudiante es libre de elegir cualquier libro y leer durante 1 hora. El objetivo  de la clase es animar a  los estudiantes a leer materias distintas al currículo educativo. 

En la biblioteca, mientras miraba los libros en los estantes, noté libros  enormes, un total de  5,000  páginas  en 5 partes. El  nombre del libro es  La Enciclopedia de la Tecnología, que describe todo lo que nos rodea, from cero absoluto a los semiconductores, casi todas lastecnologías, en ese momento, se explicaban con ilustraciones coloridas y palabras simples. Empecé a leer la enciclopedia,y por supuesto, no pude terminarla en la clase semanalde 1 hora.

Entonces, convencí a mi padre para que comprara la enciclopedia. Mi padre  me compró todas las herramientas tecnológicas al principio de mi vida, la primera computadora y la primera enciclopedia tecnológica,y ambas tienen un gran impacto en mí y en mi carrera.

He terminado toda la enciclopedia en las mismas vacaciones de verano de este año,y luego empecé a ver cómo funciona el universo y a cómo aplicar ese conocimiento a los problemas cotidianos.

Mi pasión por la tecnología comenzó hace más de 30 años y aún así el viaje continúa.

Este libro es parte de The Encyclopedia ofEmerging Technologies, que es mi intento de dar a los lectores la misma experiencia increíble que tuve cuando estaba en la escuela secundaria, pero en lugar de 20th century technologies,estoy más interesado en las tecnologías emergentes de21st c, aplicaciones y soluciones de la industria.

La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes constará de 365 libros, cada libro se centrará en una sola tecnología emergente. Puede leer la lista de tecnologías emergentes y su categorización por industria en la parte de Próximamente, al final del libro.

365 libros para dar a los lectores la oportunidad de aumentar sus conocimientos sobre una sola tecnología emergente todos los días en el transcurso de un período de un año.

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Introducción

¿Cómo escribí este libro?

En cada libro de La Enciclopedia de las Tecnologías Emergentes, estoy tratando de obtener información de búsqueda instantánea y cruda, directamente de las mentes de las personas,tratando de responder a sus preguntas sobre la tecnologíaemergente.

Hay 3 mil millones de búsquedas en Google todos los días, y el 20% de ellas nunca se han visto antes. Son como una línea directa a los pensamientos de lagente.

A veces eso es 'Cómo elimino la mermelada de papel'. Otras veces, son los miedos desgarradores y los anhelos secretos que solo se atreverían a compartir con Google.

En mi búsqueda por descubrir una mina de oro sin explotar de ideas de contenido sobre Propulsiónde plasma,    uso  muchas herramientas para escuchar datos de autocompletar de motores de búsqueda como Google,  luego rápidamente saca cada frase y pregunta útil,la gente  está preguntando alrededor de la palabra clave Propulsión de plasma.

Es una mina de oro de la percepción de laspersonas,  que puedo usar para crear contenido, productos y servicios frescos y ultra útiles. La  genteamable, como tú, realmente quiere.

Las búsquedas de personas son el conjunto de datos más importante jamás recopilado sobre la psiquehumana. Por lo tanto, este libro es un producto en vivo,  y  constantemente actualizado por más y más respuestas para nuevas preguntas sobre Propulsiónde plasma, hechas por personas, como usted y yo, preguntándose sobre esta nueva tecnología emergente y les gustaría saber más sobre ella.

El enfoque para escribir este libro es obtener un nivel más profundo de comprensión de cómo las personas buscan alrededor de  Propulsión de plasma,  revelando preguntas y consultas que    necesariamente pensaría en la parte superior de  mi  cabeza,y respondiendo a estas preguntas en palabras súper fáciles  y  digeribles,  y  navegar    el  libro  de una manera directa.

Por lo tanto, cuando se trata de escribir este libro, me he asegurado de que esté lo más optimizado y dirigido posible. El propósito de estelibro esayudar a  las personas a comprender mejor y  aumentar  su conocimiento sobre la Propulsión de plasma. Estoy tratando de responder a las preguntas de la gente lo más cerca posible y mostrando mucho más.

Es una forma fantástica y hermosa de explorar preguntas y problemas que las personastienen  y  responderlos directamente,y  agregar información, validación y creatividad al contenido del libro,  incluso lanzamientos y propuestas. El libro  descubre áreas ricas, menos concurridas y, a veces, sorprendentes de demanda de búsqueda a las  que de otra manera no llegaría.  No hay duda de  que, se espera que aumenteel conocimiento de  las mentes de los lectores potenciales,después de  leer el libroutilizando este enfoque.

He aplicado un enfoque único para hacer que el contenido de este libro sea siempre fresco. Este enfoque depende de escuchar las mentes de las personas, mediante el uso de las herramientas de escucha de búsqueda. Este enfoque me ayudó a:

Conozca a los lectores exactamente donde están, para que pueda crear contenido relevante que toca una fibra sensible e impulsa una mayor comprensión del tema.

Mantenga mi dedo firmemente en el pulso, para que pueda obtener actualizaciones cuando la gente hable sobre esta tecnología emergente de nuevas maneras, y  monitorear las tendencias a lo largo del tiempo.

Descubrir tesoros ocultos de preguntas que necesitan respuestas sobre la tecnología emergente para descubrir ideas inesperadas y nichos ocultos que aumentan la relevancia del contenido y le dan una ventaja ganadora.

Deje de perder el tiempo en la sensación y las conjeturas sobre el contenido deseado por los lectores y llene el contenido del libro con lo que la gente necesita y diga adiós a las infinitas ideas de contenido basadas en  especulaciones.

Tome decisiones sólidas y tome menosriesgos, para obtener asientos de primera fila para lo que la gente quiere leer y quiere saber, en tiempo real, y use los datos de búsqueda para tomar decisionesaudaces, sobre qué temas incluir y qué temas excluir.

Optimice mi producción de contenido para identificar ideas de contenido sin tener que examinar manualmente las opiniones individuales para ahorrar días e incluso semanas de tiempo.

Es maravilloso ayudar a las personas a aumentar su conocimiento de una manera  directa  simplemente respondiendo a sus preguntas.

Creo que el enfoque de la escritura de este libro es  único, ya  que recopila  y rastrea las preguntas importantes que hacen  los lectores  en los motores debúsqueda.

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Reconocimientos

Escribir un libro es más difícil de lo que pensaba y más gratificante de lo que podría haber imaginado. Nada de esto hubiera sido posible sin el trabajo realizado por prestigiosos investigadores,  y me gustaría reconocer sus esfuerzos por aumentar el conocimiento del público sobre esta tecnología emergente.

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Dedicación

A los iluminados, a los que ven las cosas de manera diferente y quieren que el mundo sea mejor, no les gusta el status quo o el estado existente ... Puedes estar demasiado en desacuerdo con ellos, y puedes discutir con ellos aún más, pero no puedes ignorarlos, y no puedes subestimarlos, porque siempre cambian las cosas ... empujan a la raza humana hacia adelante, y mientras que algunos pueden verlos como locos o aficionados, otros ven genios e innovadores, porque los que están lo suficientemente iluminados como para pensar que pueden cambiar el mundo, son los que lo hacen y llevan a la gente a lailuminación.

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Epígrafe

Una nave espacial SpaceX impulsada por motores químicos metilox tardará hasta seis meses en llegar a Marte. En la Tierra, la exposición a la radiación es inferior a 2,5 milisieverts por año. En su aproximación a Marte, los colonos enfrentarán niveles 300 veces más altos que eso. ¿Podemos usar tecnologías avanzadas de propulsión por plasma superconductoras para reducir el tiempo a 30 días? Neutron Star Systems ha desarrollado un sistema de propulsión magnetoplasmadinámica mejorado que utiliza electroimanes superconductores de óxido de cobre de bario de tierras raras para mejorar significativamente el rendimiento de la propulsión por plasma y consumir menos electricidad. Este podría ser el camino del futuro para la propulsión de vuelos espaciales.

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Tabla de contenidos

Propulsión por plasma

Otros libros del autor

Serie de The Author

Propulsión por plasma

Derechos de autor

Sobresueldo

Prefacio

Introducción

Reconocimientos

Dedicación

Epígrafe

Tabla de contenidos

Capítulo 1: Motor de propulsión por plasma

Capítulo 2: Vuelos espaciales

Capítulo 3: Vehículo aéreo electromagnético sin alas

Capítulo 4: Propulsión de naves espaciales eléctricas

Capítulo 5: Propulsor de iones

Capítulo 6: Stellarator

Capítulo 7: Vela eléctrica

Capítulo 8: MagBeam

Capítulo 9: Propulsión de naves espaciales

Capítulo 10: Sistema avanzado de propulsión eléctrica

Capítulo 11: Antigravedad

Capítulo 12: Gravedad artificial

Epílogo

Sobre el autor

Próximamente

Apéndices: Tecnologías emergentes en cada industria

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Capítulo 1: Motor de propulsión por plasma

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Un propulsor durante el disparo de prueba

Interpretación artística del motor de plasma VASIMR

Un motor de propulsión por plasma es un tipo de propulsión eléctrica que utiliza un plasma cuasi neutro para generar empuje. En contraste, los motores propulsores de iones generan empuje extrayendo una corriente iónica de la fuente de plasma y acelerándola a altas velocidades utilizando rejillas / ánodos. Estos vienen en una variedad de tipos (ver propulsión eléctrica). Sin embargo, en la literatura científica, la frase propulsor de plasma a veces se usa para referirse a los propulsores que normalmente se conocen como motores de iones.

Los cohetes de plasma normalmente no utilizan redes de alto voltaje o ánodos / cátodos para acelerar las partículas cargadas en el plasma, sino que utilizan corrientes internas y potenciales para acelerar los iones, lo que resulta en una menor velocidad de escape debido a la falta de altos voltajes de aceleración.

Hay varias ventajas de usar este tipo de propulsor. La ausencia de redes de alta tensión de ánodo elimina un aspecto limitante potencial como resultado de la erosión iónica de la red. El escape de plasma es cuasi-neutro, lo que significa que contiene un número igual de iones positivos y electrones, lo que permite una simple recombinación de iones y electrones en el escape para neutralizar la pluma de escape, eliminando el requisito de una pistola de electrones (cátodo hueco). Utilizando una antena externa, dicho propulsor con frecuencia crea el plasma fuente utilizando radiación de radiofrecuencia o microondas. Esta característica, combinada con la falta de cátodos huecos (que son sensibles a todos excepto a los gases nobles), permite que este propulsor se utilice con una amplia gama de propulsores, desde argón hasta mezclas de aire de dióxido de carbono y orina de astronauta.

Los motores de plasma son más adecuados para misiones interplanetarias.

Muchas agencias espaciales, incluida la Agencia Espacial Europea, la Agencia Espacial Iraní y la Universidad Nacional de Australia, desarrollaron sistemas de propulsión por plasma.

Historia

Algunos motores de plasma se han utilizado en misiones y han visto tiempo de vuelo activo. La NASA colaboró con Busek para lanzar el primer propulsor de efecto hall a bordo del satélite Tacsat-2 en 2011. El propulsor sirvió como el sistema de propulsión principal para el satélite. Ese mismo año, la empresa lanzó otro propulsor de efecto hall. La Universidad de Wuhan publicó una investigación sobre un chorro de plasma en 2020.

El VASIMR está siendo desarrollado por Ad Astra Rocket Company. Los generadores rf de 200 kW necesarios para ionizar el propelente son fabricados por la empresa canadiense Nautel. Algunas pruebas de componentes y estudios de Plasma Shoot se llevan a cabo en un laboratorio en Liberia, Costa Rica. El Dr. FranklinChang-Daz,ex astronauta dela NASA, está a cargo de este proyecto (CRC-USA).

La Alianza Aeroespacial Costarricense anunció la creación de soporte externo para el VASIMR, que se instalará fuera de la Estación Espacial Internacional. Se suponía que esta etapa del plan para probar el VASIMR en órbita se llevaría a cabo en 2016.

Ventajas

El valor de impulso específico(Isp)de los motores de plasma es sustancialmente más alto que el de la mayoría de los otros tipos de tecnología de cohetes. El propulsor VASIMR se puede estrangular para impulsos superiores a 12000 segundos, y los propulsores de pasillo han alcanzado los 2000 segundos. Esta es una mejora importante con respecto a los combustibles bipropelentes de cohetes químicos estándar, que tienen impulsos específicos de 450 s. Los cohetes de plasma con alto impulso pueden alcanzar velocidades relativamente altas durante largos períodos de aceleración. Según el ex astronauta Franklin Chang-Diaz, el propulsor VASIMR puede transportar una carga útil a Marte en tan solo 39 días a una velocidad máxima de 34 millas por segundo (55 km / s).

Ciertos propulsores de plasma, como el mini-helicon,han recibido elogios por su facilidad de uso y eficiencia. Su teoría de operación es bastante básica, y pueden usar una serie de gases o combinaciones de gases.

Estas cualidades sugieren que los propulsores de plasma tienen valor para muchos perfiles de misión.

Inconvenientes

La necesidad de energía es posiblemente la barrera más importante para la practicidad de los propulsores de plasma. Por ejemplo, el motor VX-200 utiliza 200 kW de potencia eléctrica para crear 5 N de empuje, o 40 kW / N. Los reactores de fisión pueden satisfacer esta necesidad de energía, sin embargo, la masa del reactor (incluidos los mecanismos de rechazo de calor) puede ser prohibitiva.

La erosión del plasma es otro problema. Durante la operación, el plasma puede ablatar térmicamente las paredes de la cavidad del propulsor y la estructura de soporte, lo que resulta en una falla del sistema.

Los motores de plasma no son adecuados para el lanzamiento a la órbita terrestre debido a su empuje extremadamente bajo. Estos cohetes tienen un empuje máximo de aproximadamente 2 libras en promedio. Los propulsores de plasma son extremadamente eficientes en el espacio amplio, pero no hacen nada para compensar el costo de los cohetes químicos en órbita.

Tipos de motores

Propulsores de plasma Helicon

Los propulsores de plasma Helicon hacen uso de ondas electromagnéticas de baja frecuencia (ondas Helicon), que existen dentro del plasma cuando se expone a un campo magnético estático. Una antena de RF envuelta alrededor de una cámara de gas genera ondas que excitan el gas, lo que resulta en plasma. El plasma se descarga a alta velocidad para generar empuje a través de esquemas de aceleración que requieren varias combinaciones de campos eléctricos y magnéticos topológicos ideales. Se clasifican como propulsores sin electrodos. Debido a que estos propulsores pueden usar varios propulsores, son beneficiosos para vuelos prolongados. Se pueden crear utilizando materiales económicos como una botella de refresco de vidrio.

Propulsores magnetoplasmadinámicos

Los propulsores magnetoplasmadinámicos (MPD) generan empuje utilizando la fuerza de Lorentz (una fuerza creada por la interacción de un campo magnético y una corriente eléctrica). En presencia de un campo magnético, la carga eléctrica que fluye a través del plasma hace que se acelere. La mayoría de los propulsores de plasma pulsado dependen de la fuerza de Lorentz para funcionar.

Propulsores inductivos pulsados

Los propulsores inductivos pulsados (PIT) también emplean la fuerza de Lorentz para generar empuje, pero no utilizan electrodos, evitando así la erosión. Un campo magnético que fluctúa rápidamente induce ionización y corrientes eléctricas en el plasma.

Propulsores de plasma sin electrodos

Los propulsores de plasma sin electrodos utilizan la fuerza ponderomotiva, que funciona en cualquier plasma o partícula cargada cuando se somete a un fuerte gradiente de densidad