SUL POTENZIAMENTO

DELL’IMPULSO

SPECIFICO DELLA PNN

(Sottotitolo : DALLE MATTONELLE DELLO

SPACE SHUTTLE ALLE “MATTONELLE PNN”)

E.Laureti

Abstract: We inform of the cluster evolution of the Asps SC2.12 operative pnn propulsion system. The prototype P26MR05 it is much better than a ion motor and it is alternative to rocketry .
An its evolution of in million of very narrow pnn dipoles at 300 GHz can be closed in a compact structure of several tiles of surface 1m² .
By a nuclear electric power supply (such as SP-100) of 25 Kw pnn can got a thrust more than 6,000 kg .

Il Prototipo PNN P26MR05 esibito all’ Hotel Sheraton in Roma in data 3 Maggio 2005 e avente una spinta piu’ che doppia rispetto a P10F02 .

Introduzione: si offre una breve esemplificazione sul potenziamento della spinta degli attuali prototipi PNN attraverso l’aumento delle frequenze attualmente in uso e conseguentemente la loro trasformazione e compattazione in molti microcircuiti . Si evidenzia la possibilità teorica di passare a una spinta di oltre 6 tonnellate con 25 kw di potenza utilizzata.

Dati due dipoli a mezza onda situati , di lunghezza d’onda pari a lambda, sui lati opposti come da configurazione di SC23 descritta a pag.5 del n.77 vol.18 1998 di Nova Astronautica . Il sistema è in pratica a un rettangolo aventi due lati opposti pari a s/2 = lambda/2 dove sono situati i due dipoli e due lati opposti lunghi s/4 = lambda/4 come da fig.1.

Posto lambda/2=l a 500 Mhz l = 30 cm . Per cui il sistema è un rettangolo di dimensioni 30 x 15 cm.

La forza tra i dipoli vale ilB , dove i è la corrente circolante e B l’intensità di campo magnetico.

Se frammentiamo il dipolo lungo l in n parti uguali ovvero n dipoli lunghi lambda/2 la frequenza necessaria aumenterà di un fattore n. E identicamente i dipoli saranno più vicini di un fattore pari a l/2n.

In fig.2 il dipolo è ad esempio frammentato in 4 dipoli sempre lunghi in totale l = 30 cm.

Se nel dipolo lungo 30 cm la corrente vale i , per ciascuno degli gli n dipoli reciprocamente affacciati e collegati in parallelo la corrente vale i/n.

Il campo magnetico diminuisce di un fattore n per il set di n dipoli essendo diminuita la corrente .

Ma il ravvicinamento dei dipoli comporta un aumento di n volte dello stesso, per cui in generale il campo magnetico si mantiene costante.

La forza sull’ennesimo dipolo vale pertanto:

F_n= (i/n) (l/n) B

Per tutti gli n dipoli in totale lunghi l sarà :

F_tot = i l B/n

Il consumo energetico di n dipoli sarà

E = n (R/n) (i/n)² = (Ri²)/n²

Se usassimo n² dipoli invece di n dipoli avrei la stessa spinta e un consumo energetico ridotto di n volte

In conclusione l’impulso specifico aumenterebbe di n volte a parità di potenza impiegata.

A 300 GHz la lunghezza d’onda è pari a 1 mm i dipoli sono lunghi 0.5 mm e distano tra loro 0.25 mm. Occuperebbero un’area pari a 0.125 mm^2.

In un cm^2 ne sarebbero contenuti ipoteticamente 800.

Ora ammettiamo che in un cm² per le tolleranze reciproche (necessaria per i collegamenti , i singoli circuiti e le configurazioni operative) sia possibile alloggiarne solo 100 in orizzontale opportunamente distanziati e 10 strati di 100 dipoli dallo spessore di 1mm in verticale.

L’aumento insieme alla microriduzione dei dipoli ( e di tutti circuiti inerenti ) non comporterebbe un sostanziale aumento della loro massa totale rispetto al dipolo iniziale più grande a 500 MHz.

Si otterrebbe che in un cubo di un cm³ potrebbero essere contenuti 1000 dipoli a 300 GHz.

Ammettiamo che questo “alveare di dipoli” sia mantenuto insieme da materiali isolanti dielettrici e magnetici che ne rendano solida e compatta la forma insieme alla gestione dell’alimentazione elettrica e alla necessaria e indispensabile elettronica accessoria .

Ferriti e i dielettrici interposti opportunamente in tale alveare assicurerebbero inoltre il potenziamento dei campi e.m. e delle correnti nei dipoli che inevitabilmente ne potenzierebbe la spinta.

Si potrebbe costruire una “lastra propulsiva” di superfice pari a 1m² spessa un cm e avente 10 milioni di dipoli!

Una certa distanza dei dipoli si rende necessaria pure per attuare una dissipazione termica su una faccia del cubetto di lato 1 cm .

L’utilizzazioine di materiali semiconduttori di tipo N e P insieme alle ferriti e ai dielettrici permetterebbe con opportuna dislocazione di struttuare il sistema anche come un insieme di celle di Peltier ai fini del raffreddamento della paratia interna rispetto a quella esterna dell’astronave.

Si potrebbero fare pertanto dei sistemi di propulsione PNN ASSAI RIDOTTI in cui le lastre propulsive PNN (suddivisibili ad libitum) formerebbero la paratie stesse dell’astronave che quindi conterrebbero milioni di dipoli.

Valutazioni quantitative sulla spinta inerenti all’attuale stato dell’arte.

Poiché la frequenza operativa del nostro TdS1 illustrato nel n.95 di Nova Astronautica è attorno ai 500 MHz , lungo i 30 cm del dipolo di fig.1 ne potrebbero alloggiare circa 600.

Sopra si è accennato al fatto che con l’aumentare di n volte la frequenza rispetto ai 500 MHz ovvero usando n² dipoli invece di n dipoli avrei la stessa spinta e un consumo energetico ridotto di n volte.

Il che in pratica vuol dire che a parità di potenza impiegata la spinta aumenta proporzionalmente con la frequenza.

In dettaglio questo si avrebbe con 360000 dipoli a 300 GHz occupanti circa 360 cm² di superficie ovvero un parallelepipedo con la base a forma di quadrato di lato circa 19 cm alto un cm.

Grossomodo la superfice e il volume di una mattonella.

La spinta massima del TdS1 Thruster verrebbe potenziata di 600 volte ,ovvero passerebbe da circa 45 microNewton per watt a 2,7 milliNewton per watt.

Il che significa che con 1 Kwatt si avrebbe una spinta di circa 2,7 Newton per 360000 dipoli a 300 GHz in una sola mattonella.

Poiché la forza è proporzionale al prodotto di della corrente per l’intensità del campo magnetico una riduzione dell’impedenza dei dipoli di un fattore 10 comporterebbe un aumento della corrente i nei bracci di un fattore 10 , insieme all’aumento del campo magnetico B di un identico fattore (con opportuni dielettrici e ferriti composte ad esempio da terre rare come ittrio , itterbio…..) .

Il tutto si potenzierebbe pertanto di un fattore 100.

Ovvero si passarebbe da 2,7 a 270 Newton di spinta ovvero a circa 27,5 Kg di spinta per mattonella.

Di tali mattonelle ne potrebbero alloggiare comodamente 25 per m² e quindi alimentate con 25 kwatt offrirebbero in totale una spinta di 687,5 kg .

Se invece l’abbassamento di impedenza fosse in grado di aumentare a parità di potenza la corrente e il campo magnetico di 30 volte la spinta passerebbe a 6187,5 kg ovvero a oltre 6 tonnellate per m².

La possibilità di raggiungere elevate spinte lavorando solo sull’abbassamento di impedenza con soli 25 kw implica la possibilità di utilizzare come sorgente primaria un reattore nucleare e al limite di abbassare l’alimentazione elettrica per m² ovvero distribuire i dipoli con minore densità per ogni mattonella o lastra.

Il motore dell’astronave sarebbe pertanto contenuto nello spessore della suo involucro e sarebbe formato da milioni di chip di micro dipoli PNN a semionda saldati con ferriti e dielettrici.

L’unica cosa che apparirebbe al suo interno sarebbe il sistema di comando e controllo e il generatore di energia elettrica.

E quando sarebbe in funzione l’astronave necessariamente brillerebbe come una piccola stella…….

E assomiglierebbe purtroppo a qualcosa di cui non sta affatto bene parlare ufficialmente perchè si passerebbe da semplici e opinabili mattonelle a una vera e propria “mattonata”.

L’essenza di questa sintetica digressione è che si apre la finestra su come moltiplicare in maniera consistente l’attuale spinta dei prototipi PNN per farli passare dalla attuale capacità di competere con la propulsione ionica a quella con la propulsione missilistica di tipo chimico .

Numero di accessi dal 29 Dicembre 2003

[ Da Nova Astronautica Vol.23, n.96, 2003 ]

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