Kurze Frage: Ionocraft mit Nanotechnologie?

Also im Grunde gibt es dieses Ionocraft- Ding und es würde häufig von einer meiner Geschichten verwendet werden, hauptsächlich von einem leichten Charakter (6,3 kg). Jetzt die Frage:

Wenn ich Nanotechnologie verwenden würde, um ein Ionocraft zu erschaffen, hätte das eine lächerlich große Oberfläche, die in ein lächerlich kleines Gerät gepackt ist (die menschliche Lunge hat es bereits getan).

Ionocraft-Dreiecksanordnung (Draufsicht, wobei jede Linie die Außenkanten der Platten darstellt)
Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wie viel Energie oder Fläche würde ich brauchen, um x kg von etwas zu heben?

Wie klein kann ein einzelnes Dreieck des Ionocrafts werden, ohne seine Effizienz negativ zu beeinflussen?

Wie gefährlich wäre dieses Gerät?

Ich bin mir nicht sicher, was Sie mit diesen Dreiecken erklären wollen.
@MorningStar Okay, ich habe es behoben.
Aus Ihrem verlinkten Wikipedia-Artikel ... the ionocraft is able to produce forces great enough to lift about a gram of payload per watt, so its use is restricted to a tethered model. Ionocraft capable of payloads in the order of a few grams usually need to be powered by power sources and high voltage converters weighing a few kilograms..., undWhen the ionocraft is turned on, the corona wire becomes charged with high voltage, usually between 20 and 50 kV ... it can give a nasty shock. At extremely high current ... contact could be fatal.
@nzaman Das ist richtig, aber Wikipedia ist für die gegenwärtige Technologie. Ich würde nicht ausschließen, dass die Nanotechnologie ihre Wirksamkeit pro Masse erheblich verbessern könnte. Eine industrielle Nanotechnologie ist derzeit allenfalls in Planung. Außerdem besteht das Problem, dass der Antrieb eine Energiequelle braucht, und diese Energiequelle kann keine chemische sein. Es muss eine nukleare Quelle sein. Die Herstellung eines solchen minimalen Nuklearantriebs durch Kernspaltung würde auch Nanotechnologie erfordern (soweit ich weiß, ist sie nicht einmal in Planung, könnte sie aber). Mit Fusion ist gar nicht geplant, erst müssen wir eine funktionierende Fusion aufbauen
@nzaman-Reaktor (das derzeit beste Projekt, der ITER, wird endlich funktionieren, obwohl er immer noch keine Energie für Haushalte produzieren kann). Es ist ein 100000 Tonnen schweres Gebäude. Eine Miniaturisierung auf 1kg ist derzeit undenkbar, wahrscheinlich sogar mit Nanotechnologie. Um diesen Antrieb herzustellen, bräuchten wir: 1) einen Durchbruch in der Nanotechnologie 2) einen anderen, sehr großen Durchbruch in der Teilchenphysik 3) ein Jahrzehnt der Entwicklung. (1) ist möglich, aber nicht jetzt. (2) ist derzeit unvorstellbar, aber einige Wunder können immer passieren. (3) wäre möglich, aber wir können es erst nach (1) UND (2) starten.
@MorningStar: Ich bezweifle gram per wattsehr, dass sich das ändern wird. Nanotech wird die power sources and high voltage converters weighing a few kilograms, aber der Energiebedarf wird von den Gesetzen der Erhaltung bestimmt, nicht von der Größenordnung.
Was halten Sie für keine schnelle Frage? Welches Attribut beschreibt diese "schnelle Frage"?
@MolbOrg TROLLMODUS AKTIVIERT Ich schreibe die Geschichte. Plötzlich gibt es eine Technologie, bei der ich mir nicht sicher bin. Also schreibe ich eine Frage dazu, die vielleicht von anderen verwendet werden kann. Keine schnelle Frage? Ich weiß, dass ich es verwenden werde und frage es vor der Geschichte. :)
@RedactedRedacted die Hälfte der Fragen hier auf WB hat denselben Grund. Es ist nicht nötig, schnell zu schreiben, es ist wirklich nicht klar, was Sie damit meinen - Sie haben keine Zeit zum Schreiben gebraucht, Sie denken, es sollte keine Zeit dauern, um zu antworten, Sie brauchen sofort Hilfe usw.
@MolbOrg Nun, das war schneller als die Plasmakanone. :)

Antworten (1)

Ein Gewicht zu heben erfordert Kraft und keine Energie. Um 1 kg Gewicht auf der Erde zu heben, ist eine Kraft von etwa 9,81 N erforderlich (ich denke, wir können es auf 10 N runden).

Es wirkt der Gravitation der Erde entgegen. Damit schwebt also die 1kg Masse. Wenn Sie möchten, dass es die Erde verlässt, müssen Sie es (nach oben) beschleunigen. So viele g Sie beschleunigen möchten, so oft müssen Sie 10 N geben (über die anfänglichen 10 N, die die Erdanziehungskraft kompensieren).

Die meisten menschentragenden Raketen beginnen mit etwa 2-5 g. Um so zu starten, müssen Sie nach jedem kg Masse Ihrer Rakete 30-60 N geben. Die Masse des Ionentriebwerks ist natürlich drin.

Um nun kontinuierlich eine Kraft zu erzeugen, benötigen Sie immer noch keine Energie. Dazu benötigen Sie Strom . Leistung bedeutet, wie viel Energie Sie in einer Sekunde produzieren.

Ab diesem Zeitpunkt ist die Situation etwas komplexer.

Um eine Sekunde lang eine Kraft von 1 N (nach oben) zu erzeugen, müssen Sie während dieser Sekunde 1 kg Masse (normalerweise etwas gasförmiges Material) mit einer Geschwindigkeit von 1 m / s ^ 2 (nach unten) herausschießen.

Oder Sie können auch 0,1 kg Masse mit 10 m / s ^ 2 herausschießen. Oder Sie können 0,001 kg (= 1 g) mit 1 km / s.

Wenn die Austrittsgeschwindigkeit des gasförmigen Materials, das den Ionenantrieb verlässt, 100 km/s (=100000 m/s) beträgt, benötigt er nur 0,00001 kg Kraftstoff nach jedem kg pro Sekunde, um diesen 1 N-Schub zu erzeugen.

Beachten Sie, dass die maximale Ausgangsgeschwindigkeit bei Chemiemotoren etwa 4-5 km/s beträgt. Der beste tatsächlich verwendete Brennstoff (LOX, flüssiger Sauerstoff und Wasserstoff) hat 3,6 km/s. Aktuelle Ionenmotoren können bis zu einigen zehn km/s fahren, experimentelle sogar bis zu 50. Aber es ist eine nanotechnologische Sache, also können wir mit 100 km/s rechnen.

Das Problem ist nun folgendes: Die Energie nimmt quadratisch mit der Geschwindigkeit zu, also erfordert die Beschleunigung von 1 kg Kraftstoff auf 100 km/s 100-mal mehr Energie als die Beschleunigung auf 10 km/s. Aber es gibt nur 10 mal mehr Kraft, weil es nur linear abhängt.

Um ein 1 kg schweres Ding 1 s lang mit einem Antrieb zu schweben, der eine Ausgangsgeschwindigkeit von 100 km/s erzeugt, müssen Sie:

  • Verwenden Sie 0,0001 g Kraftstoff
  • produzieren 0,5 * 0,0001 * 100000 ^ 2 = 500000 J Energie (Energie kann mit 1/2 mv ^ 2 berechnet werden, wobei m die Masse des Kraftstoffs (in kg) und v seine Geschwindigkeit (in m / s) ist)

Das Problem ist nun, dass diese Energie von 500 kJ tatsächlich ein Gas bedeutet, das mit kosmischer Geschwindigkeit auf den Boden und die Luft trifft. Ja, Sie verlieren diese Energie, um den Motor anzutreiben, aber Sie bekommen sie auf der Stelle zurück. Das Laufwerk befindet sich in einer Plasmawolke und alles um es herum wird verdampfen. Ich wäre nicht in der Nähe, es wird wie eine Explosion sein.

Es ist der Platz, an dem es funktionieren könnte.

In der Atmosphäre würde ich vorschlagen, wie ein Flugzeug oder wie eine luftatmende Rakete anzuheben, bis die Atmosphäre zu dicht ist.

Ionocrafts funktionieren nicht im Weltraum (keine Luft zum Ionisieren, aber Sie können welche mitbringen) und was passiert, wenn ich sie vergrößere, damit die Explosion, die meinen jämmerlichen Arsch vom Planeten fegen würde, über eine größere Oberfläche verteilt wird?
@RedactedRedacted Entschuldigung, ich dachte, das OP handelt von Ionenlaufwerken. Trotzdem kann die Antwort nützliche Informationen enthalten. Aber ich überlege es zu löschen.
Nein, behalte es, es wird nützlich sein. Vielleicht für andere Zeiten, wie die Raumfahrt.
@RedactedRedacted Ok, danke. Wenn der Antrieb Luft aus der Atmosphäre „atmen“ kann, wäre die energieeffizienteste Lösung einfach ein Hubschrauber. In diesem Fall müssen Sie dem Kraftstoff keine kosmische Geschwindigkeit verleihen, und daher besteht das gesamte Problem nicht. Natürlich kann eine hubschrauberähnliche Lösung durch Nanotechnologie verstärkt werden. Ein nanotechnologischer Helikopter würde wahrscheinlich nicht wie ein normaler erscheinen, und er könnte auch nicht weit von der heutigen Technologie entfernt funktionieren. Obwohl es nicht in den Weltraum gehen konnte.
Hmmm ... Helikopter sind nicht besonders heimlich, Luft atmende Raketen auch nicht. Aber der luftatmende ist für andere Zwecke nützlich (Abfangjäger).
Ich glaube, ich weiß, wo ich das Ionocraft einsetzen soll und wo die luftansaugende Rakete. Danke schön.
Kurze Frage: Ionocraft mit Nanotechnologie?
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