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ヴァルキリーはチャールズ・ペルグリノとジム・パウエル（ブルックヘブン国立研究所の物理学者）によって設計された理論上の宇宙船である。ヴァルキリーは理論的には光速の92%まで加速し、その後減速して、少数の人間の乗組員を別の恒星系に運ぶことができる。[1]
デザイン
ヴァルキリーの高性能は、その革新的な設計によるものです。ヴァルキリーは、ロケットを後ろに搭載した頑丈な宇宙船ではなく、ケーブルカーのような構造で、乗組員の居住区、燃料タンク、放射線遮蔽物、その他の重要な部品が長いロープで前部エンジンと後部エンジンの間に引っ張られています。これにより、重い構造部材や放射線遮蔽物が不要になるため、船の質量が大幅に軽減されます。これはかなりの利点です。なぜなら、ロケットでは、ペイロード (乾燥質量) が 1 キログラム増えるごとに、それに応じた量の推進剤または燃料が必要になるからです。
ヴァルキリーは、エンジンの10キロメートル後方にクルーモジュールを装備する。厚さ20センチの小型タングステンシールドがエンジンの100メートル後方に吊り下げられ、後方のクルーモジュールを有害な放射線から保護する。[2]クルーモジュールとエンジンの間に燃料タンクを配置して、さらに保護する。船の後端には2つ目のエンジンがあり、減速に使う。燃料消費を抑えるため、減速前に前方のエンジンと燃料タンクを投棄する。[1]テザーシステムでは、飛行方向に応じて船の部品をテザーの「上」または「下」に移動させる必要がある。
エンジン
当初、ヴァルキリーのエンジンは、少量の反物質を使用して非常にエネルギーの高い核融合反応を開始することで機能します。磁気コイルがこの反応の排気生成物を捕らえ、光速の12〜20％（35,000〜60,000 km / s）の排気速度でそれらを排出します。宇宙船が光速の20％に近づくと、純粋な物質-反物質消滅に切り替わるまで、より多くの反物質がエンジンに供給されます。[2]このモードを使用して、残りの道のりを0.92 cまで加速します。ペレグリノは、宇宙船が0.1〜0.2cに到達するには100トンの物質と反物質が必要であり、反物質が効率的に使用されるようにするために未確定の物質の余剰が必要であると見積もっています。ヴァルキリーが0.92℃の速度に達し、その後減速するには、質量比22（100トンの宇宙船の場合は2200トンの燃料）が必要となる。[1]
このような高速では、衝突する破片が大きな危険となる。加速中、ヴァルキリーは粒子シールドと液滴ラジエーターの機能を組み合わせた装置を使用する。廃熱は液滴に放出され、船の前方に放出される。船が加速すると、液滴（冷却された）は効果的に船内に戻るため、システムは自己循環する。減速中、船は超薄型の傘シールドで保護され、廃棄された第1段の破片を粉砕して作られた可能性のあるダストシールドで強化される。[1]
批判
ヴァルキリー[要出典]（またはあらゆる反物質ビーム駆動装置）の実現可能性に関する主な問題は、何トンもの反物質燃料が必要となることです。反物質は50%以上の効率で生成することはできません（つまり、1グラムの反物質を生成するには、そのグラムを1グラムの物質で消滅させたときに得られるエネルギーの2倍のエネルギーが必要です）。半キログラムの反物質を 同量の物質で消滅させると9×10 16 Jになるため、 [3]すぐにその生成に必要なエネルギーは膨大になります。ヴァルキリーの50トンの反物質を生成するには、1.8×10 22 Jが必要です。 これは、現在全人類が約40年で消費するエネルギーと同じ量です。
この問題は、反物質工場用の非常に巨大な発電所を建設することで解決できるかもしれない。おそらく、総面積が数百万平方キロメートルに及ぶ広大な太陽電池パネル群か、多数の核融合炉の形で建設されるだろう。あるいは、ヴァルキリーが最大 0.2 ℃まで加速するために使用する反物質核融合ハイブリッド駆動装置では、必要な反物質ははるかに少なく、排気速度が 30～60,000 km·s −1であるため、ダイダロス計画やオリオン計画で使用されている慣性閉じ込めパルス駆動装置などの競合エンジンと比べても、依然としてかなり有利である。ヴァルキリーの軽量構造は、さまざまな宇宙船にも応用できるだろう。
テザーを使用すると、船体の各部とエンジンの間に剛性がなくなります。テザーを引っ張ってまっすぐにする積極的な加速や推力がなければ、わずかな不均衡、過剰な力、または船体の各部が異なる飛行構成に移動すると、船体の各部とエンジンが衝突する危険があります。星間速度での長期宇宙飛行は、粒子、ガス、塵、微小隕石との衝突による浸食を引き起こすため、テザーは文字通り生命線です。[4] [5]進路を変更したり船を旋回したりするには、すべての船体の各部を再配置または調整する必要があり、おそらくその際に燃料をより多く消費することになります。
液滴ラジエーター（LDR）は推進装置と本体の反対側に配置されているため、液滴とコレクターは反物質の消滅によるガンマ線の熱エネルギーの残り半分にさらされる。コレクターの総面積が放射線シールドよりも大きい場合、LDRは船の主要コンポーネントのシールドではなく、それ自体を冷却する役割を果たす。[6]
トリビア
表面上は似たような恒星間宇宙船が映画『アバター』に登場します。[7]
参照
参考文献
- ^ abcd 「Valkyrie Antimatter Starship」。Atomic Rockets: Slower Than Light。2009年12月19日。2010年5月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年3月9日閲覧。
- ^ ab 「ヴァルキリー宇宙船 - 次なる大きな飛躍?」。編集されたガイドエントリ。BBC 。2006年8月8日。
- ^ 「質量とエネルギーの等価性」スタンフォード哲学百科事典。2001年9月12日。
- ^宇宙テザー: 設計基準 2015-09-23 ウェイバックマシンにアーカイブNASA 技術覚書 108537、1997 年 7 月
- ^ そこへ行ってまた戻る: 星間ミッションの超信頼性に関する素人向けガイド 2014-05-08ウェイバックマシンでアーカイブヘンリー・ギャレット、2012 年 7 月 30 日
- ^アンダーソン、ルパート W. ( 2015年 3 月 28 日)。宇宙大全: 星間旅行。Lulu.com。ISBN 9781329022027。
- ^ 「アバターの宇宙船技術はヴァルキリー反物質ロケット設計」 nextbigfuture.com. 2010年1月26日。
外部リンク
- ヴァルキリー編集ガイドエントリー（BBC.com）
- Valkyrie 2010-05-29にWayback Machineでアーカイブされました(Atomic Rockets)