Импульсный ускоритель масс и его применение для устранения космического мусора

Актуальность

Ученые предполагают, что в какой-то момент мы больше не сможем выводить новые спутники на орбиты, так как они будут полностью заняты космическим мусором. Это может произойти из-за каскадного эффекта, который называется синдромом Кесслера:

стремительно растущий объем космического мусора будет производить другой мусор, а он, в свою очередь, по цепной реакции — новый мусор.

Общий характер каскадного эффекта такой же, как и у ядерной цепной реакции. Таким образом орбиты будут заняты, и человек больше не сможет запускать летательные аппараты по причине неконтролируемых столкновений.

Вероятность столкновений на любой орбите растет приблизительно пропорционально квадрату количества космических объектов. Есть ученые, которые считают, что каскадный эффект уже начался в некоторых орбитальных областях и для некоторых классов космического мусора (на высотах 900–1000 км и 1500 км).

Учёные подсчитали, что сейчас в космосе находится почти 128 млн кусков космического мусора размером более 1 мм и 34 тыс. частиц размером более 10 см. Всё, что меньше 1 мм, подсчитать крайне трудно, некоторые учёные говорят о триллионах таких частиц. Около 3 тыс. спутников вышли из строя из-за мусора и сами превратились в космический мусор.    

Актуальность данного проекта заключается в том, что задуманная установка способна уничтожать космический мусор разгоняющим снарядом с помощью электромагнитного поля, созданного электрическим током проходящим через катушки.

Цель

Создать модель импульсного ускорителя масс, который можно использовать для уничтожения космического мусора.

Задачи

1. Выбрать наглядную функционирующую модель пушки импульсного ускорителя масс, с помощью которой можно будет оценить представленный способ избавления от космического мусора.

2. Произвести расчёт коэффициента полезного действия установки, энергетические выкладки, рассчитать скорость пули.

3. Распечатать на 3D-принтере несущую конструкцию для установки.

4. Подобрать необходимые комплектующие для пушки, рассчитать безопасность пушки с уменьшением количества катушек.

5. Произвести экспериментальный запуск ускорителя с расчётом скорости пули с помощью специального устройства.

6. Рассмотреть способы уничтожения космического мусора с помощью импульсного ускорителя масс.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Аккумулятор – 4 шт.
• Модуль, повышающий напряжение аккумулятора
• Конденсаторы
• Катушка из медного провода длиной 30 метров
• 3D-принтер
• Немагнитная трубка из оргстекла – 1 м

Описание

Для создания импульсного ускорителя на каркас катушки наматывали медный лакированный провод диаметром 0,8 мм, прокладывая через каждый слой изоленту, катушку крепили на стержень из оргстекла.

Моделью проекта будет являться одноступенчатая пушка. Во-первых, из-за простоты и наглядности. Электроника в ней практически элементарна и в сборке не составит большого труда. Для создания несущей конструкции установки использовали 3D-принтер. Установили кнопку в заранее сделанное отверстие в корпусе. Далее собирали отсек с аккумулятором.

Затем соединяли их последовательно и проверяли на надёжность контакта. Потом подключали высоковольтный модуль через кнопку и выставили напряжение 410 вольт.

В создании пуль использовали строительные дюбель-гвозди диаметром 5–9 мм, вес одной пули был равен примерно 7–8 граммам.

Полностью собрав ее и убедившись, что все комплектующие исправно работают мы начали пробный запуск. Помещаем пулю в ствол пушки с обратной стороны. В пушке предусмотрена «система безопасного запуска», благодаря которой мы можем быть уверены в том, что она не выстрелит просто так. Затем включаем пушку в сеть, далее мы заряжаем конденсатор высоким напряжением и после этого производим выстрел, нажав на основную кнопку запуска. В момент того как мы нажимаем на кнопку запуска конденсатор разряжает напряжение на катушку с медным проводом и ток, проходя через неё создаёт мощное электромагнитное поле, затягивая пулю далее по стволу. Происходит выстрел.

Для наглядной оценки мощности пушки мы направили выстрел в корпус картонкой коробки. Выстрел из представленной одноступенчатой модели пушки пробил корпус коробки.

После пробного запуска установлено, что макет устройства работает  нормально.

Результаты работы/выводы

Создан импульсный ускоритель масс. Мы произвели пробный запуск модели импульсного ускорителя масс, в результате которого мы увидели, что имеющейся мощности одноступенчатой пушки, содержащей в себе только одну катушку с медным проводом и 4-мя конденсаторами, достаточно, чтобы пробить корпус картонной коробки.

Вследствие этого можно утверждать, что, имея импульсный ускоритель масс большей мощности, выстрел от него будет способен уничтожать более крупные объекты.

Такой способ может являться решением проблемы космического кризиса, так как даже одноступенчатая пушка произвела достаточно мощный выстрел для того чтобы пробить препятствие. Если создать импульсный ускоритель масс с альтернативными комплектующими, которые могут выдать большую мощность выстрела, то такой выстрел теоретически способен уничтожить крупный обломок космического мусора. Обслуживание различных аппаратов находящиеся на орбите, станет гораздо безопаснее для людей, запуск новых летательных аппаратов будет менее проблематичным.