爱泼斯坦驱动器,

测试下一代空间技术Kerbal太空计划

这款火箭制造游戏让你现在就可以驾驶一艘核聚变推进的飞船。

电子游戏《Kerbal Space Program》的宣传形象。

大多数游戏会在几年之后失去相关性,但独立的火箭制作游戏除外Kerbal太空计划有点不同。这是一款存在10年时间的游戏,拥有一群狂热的程序员、工程师、宇航员候选人和业余爱好者,它拥有一个独特而活跃的modders社区,他们一直在修复漏洞,添加新功能,并在近10年时间里保持游戏的新鲜感。

在游戏中,你是一个由小绿人(以及可爱的小绿人Valentina kerman)组成的太空计划的无所不晓的主管,你可以用自己设计的宇宙飞船将他们送上天空。这常常让人感觉就像在看那些模糊的旧视频,火箭发射后又以一种强烈的幸灾乐祸的方式直接落下:你感到有点害怕,有点虐待狂,你真的很想再试一次。

艺术模仿生活

最多产的之一Kerbalmodders是Chris Adderley,游戏中的Nertea,他是加拿大太空公司的工程师MDA白天,设计地基系统,从宇宙飞船上获取数据。但在业余时间,Adderley自己坐上了飞行员的座位。他开始玩Kerbal太空计划在游戏发布后不久,并在2013年开始为游戏构建他的第一个mod—-一包备件,包括一个氙气燃料箱和一个磁等离子体动力推进器(试着快说三倍)。

从那以后,他又设计了几十个新模块,包括马克四世太空飞机和空间站的附加部件,如离心机和充气舱。

阿德里说:“我建造的东西是我希望我们这个物种在未来建造的。”

最近,Addlerley决定将一些最可信的未来理论火箭引擎概念融入游戏中,并为玩家提供一种尝试这些科幻游戏的方法概念在一个模拟的环境中,它可以教我们未来,在更实际的层面上,它们是如何工作的。

Adderley梳理了几十篇科学论文,这些论文概述了这些超先进推进系统的理论蓝图,寻找那些最现实的。

“每个人都试图把他们的项目作为未来的推进系统来推销,”阿德里说。“你需要有点批判性地思考人们挥手的是什么。”

他计算了这些数字,考虑了特定引擎需要多少动力,如何处理产生的热量,以及如何利用这些能量推动虚拟火箭前进。“这非常有趣,这可能是一个超级书呆子的声明,但你知道。”

最后,他造出了13种不同的发动机概念,包括类似核聚变发动机的宽阔的爱泼斯坦的驱动器理论上是裂变发动机和反物质火箭。

虽然我们还没有技术来实现这些特定的冲动恶魔,但能够在低风险的环境中模拟高级引擎还是有现实价值的。事实上,这是一个非常棒的沙盒,以至于SpaceX和喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的工程师们在他们的演讲中使用了卡巴尔图形。在2018年,NASA发布了Open MCT这是一款为航天器操作而设计的遥测数据可视化软件,在Github上向公众开放。在真实的宇宙飞船上测试这些系统既昂贵又耗时,所以一些参与者通过Kerbal来运行他们的项目。

在亨茨维尔阿拉巴马大学推进研究实验室的航天工程师和核聚变研究员Sumontro Sinha看来,卡巴尔是测试新想法和培训新工程师的首选。

他表示:“不用Powerpoint幻灯片和几页公式,你只需制造飞船,看看它是如何工作的。”“如果它在《Kerbal》中奏效,那么它在现实生活中也很有可能奏效。”

甜甜圈的力量

球形托卡马克聚变发动机是基于虚构的宇宙飞船吗2001:太空漫游没有了人工智能杀手HAL。阿德里发现了背后真正的科学美国国家航空航天局的一项研究该论文的第一作者克雷格·威廉姆斯(Craig Williams)说,美国国家航空航天局(NASA)资助了一些专注于开发先进推进系统的项目。威廉姆斯的团队设计了一种利用核聚变反应产生的能量来产生推力的发动机。聚变在像太阳这样的恒星内部自然发生,在那里,轻原子被过热到它们的电子和中子解耦的程度,而通常相互排斥的中子融合在一起,产生大量的能量。在地球上产生这种能量的最大挑战之一是你需要一种方法来限制产生的等离子体并利用它的能量。

其中一种方法是使用托卡马克,这是一种能产生甜甜圈状磁场的装置,它能将过热的等离子体保持在适当的位置。在威廉姆斯的发动机原型中,这个托卡马克几乎是球形的——更像一个甜甜圈洞。所产生的废气将推动汽车达到166,000英里每小时,在4个月内将乘客带到木星。从这个角度来看,深空探测器旅行者号正以每小时35000英里的速度离开我们的太阳系。

威廉姆斯的论文在2001年发表时,作者写道,生产这种发动机的能力可能需要30年。现在已经是2021年了,威廉姆斯正在修正他的估计。他说:“我们可能一点也不接近。”他的论文是在一个对先进推进技术热情高涨的时代发表的,但是这种热情直到最近才逐渐消退。他说:“如果没有积极的项目进行,你就无法取得真正的进展。”“直到你重新开始计时,这个30年的预测将继续向前推进。”游手好闲的人。但在从现在到人类两周的土星假期的几十年里,你仍然可以尝试你自己的威廉姆斯引擎的数字版本。

乘着核闪电

开了加力燃烧室裂变碎片火箭发动机是基于2011年nasa资助的另一项发动机概念研究,该研究利用核反应产生的能量推动航天器前进。反应堆充满它是一种高放射性的稀有物质,是由铀驱动的核反应的副产物,产生的裂变产物会流进室内。这个腔室被注入氢气,当它与裂变碎片相遇时,会被强烈激发,并产生等离子体,等离子体通过一个强大的磁性喷嘴形成推力。

有了这一突破,往返火星将需要292天,其中包括在火星上停留60天。虽然这种引擎总体上比聚变引擎要慢,但它更接近我们目前的技术能力。

阿拉巴马大学推进研究中心的负责人Jason Cassibry说:“热核火箭是一项正在发展的技术,而且已经被证明是可行的。”今年4月,美国国防部高级研究计划局选择三个承包商来演示核热火箭的第一阶段,美国宇航局和能源部推出了呼吁进行类似的初步设计2月。卡西布里说,裂变碎片和核脉冲引擎也不远了,但是他们还面临着额外的工程障碍,包括如何把所有的能量从飞船外壳转移出去,这样它就不会在太空中燃烧。

这个故事最初出现在wired.com

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