Erleben Sie Weltraumtechnologie der nächsten Generation im Kerbal Space Program

Die meisten Spiele verlieren nach ein paar Jahren ihre Relevanz, aber das eigenständige Raketenbauspiel Kirbal Satellitenprogramm ist etwas anders. Es ist ein 10 Jahre altes Cheat-Spiel mit einer Kult-Anhängerschaft von Programmierern, Ingenieuren, Astronautenkandidaten und Gelegenheitsfans, und es hat eine einzigartige und aktive Community von Mods, die Fehler behoben, neue Funktionen hinzugefügt und das Spiel im Allgemeinen beibehalten haben seit fast einem Jahrzehnt frisch.

Im Spiel bist du der Direktor eines Weltraumprogramms, bestehend aus kleinen grünen Männern (und der liebenswerten kleinen grünen Frau Valentina Kerman – wir sehen uns, Pionierin), die du in einem Raumschiff deines eigenen Designs in den Himmel schickst. Es fühlt sich oft an, als würde man sich alte, verschwommene Videos von Raketen ansehen, die abfeuern, nur um dann in einer Explosion feuriger Schadenfreude wieder zu Boden zu fallen: Man bekommt ein bisschen Angst, ein bisschen sadistisch und möchte es wirklich noch einmal versuchen.

Kunst imitiert das Leben

Einer der reichlichsten Kirbal Der Mod ist Chris Adderley, der Nertea im Spiel, der Ingenieur bei CAS ist MDA Tag für Tag entwerfen terrestrische Systeme, die Daten von Raumfahrzeugen abrufen. Aber in seiner Freizeit sitzt Adderley selbst auf dem Pilotensitz. Jetzt Spielen Kirbal Satellitenprogramm Kurz nach der Veröffentlichung und im Jahr 2013 begann er mit dem Bau seiner ersten Modifikation des Spiels – einer Reihe von Ersatzteilen, einschließlich eines Xenon-Kraftstofftanks und einer Magnetpistole (versuchen Sie das nur dreimal schnell zu sagen).

Seitdem hat er Dutzende von zusätzlichen Modifikationen entworfen, darunter das Mark IV-Raumflugzeug und Raumstations-Add-Ons wie Zentrifugen und aufblasbare Lebensräume.

„Ich baue Dinge, die ich in Zukunft gerne als Wesen sehen würde“, sagt Adderley.

Vor kurzem hat Addlerley beschlossen, einige der plausibelsten theoretischen Raketenantriebskonzepte in ferner Zukunft zu nehmen und in das Spiel einzubauen – um den Spielern eine Möglichkeit zu bieten, diese Science-Fiction zu erleben. Konzepte In einer simulierten Umgebung, die uns beibringen kann, wie sie in Zukunft auf praktischerer Ebene funktionieren könnten.

Adderley hat Dutzende von wissenschaftlichen Arbeiten durchkämmt, die theoretische Blaupausen für diese hochentwickelten Antriebssysteme skizzieren, auf der Suche nach den realistischsten.

„Jeder versucht, sein Geschäft als Zahlungssystem der Zukunft zu verkaufen“, sagt Adderley. „Man muss ein bisschen kritisch darüber nachdenken, was die Leute gemalt haben.“

Er berechnete die Zahlen und überlegte, wie viel Leistung ein bestimmter Motor benötigen würde, wie man mit der erzeugten Hitze umging und wie man die Energie nutzen könnte, um die hypothetische Rakete noch weiter voranzutreiben. „Das hat Spaß gemacht, was vielleicht eine super Aussage ist, aber weißt du.“

Am Ende baute er 13 verschiedene Triebwerkskonzepte, darunter Fusionstriebwerke – wie ErweiterungEs wird angenommen, dass Epsteins Triebwerk die Triebwerke von Spalt- und Antimaterieraketen ist.

Obwohl wir noch nicht über die Technologie verfügen, um diese spezifischen Impuls-Daemons zu implementieren, ist es durchaus sinnvoll, fortschrittliche Aktoren in einer Umgebung mit geringem Risiko simulieren zu können. Tatsächlich ist es eine großartige Sandbox, in der Ingenieure von SpaceX und dem Jet Propulsion Laboratory Kerbals Grafiken in ihren Präsentationen verwendet haben. im Jahr 2018, NASA veröffentlicht Open MCT M, ein Programm zur Visualisierung von Telemetriedaten, das für den Betrieb von Raumfahrzeugen entwickelt wurde, ist auf Github öffentlich verfügbar. Das Testen dieser Systeme an einem realen Raumfahrzeug ist teuer und zeitaufwendig, daher haben einige Teilnehmer ihre Software stattdessen über Kerbal laufen lassen.

Für Sumontro Sinha, einen Luft- und Raumfahrtingenieur und Fusionsforscher am Propulsion Research Laboratory der University of Alabama in Huntsville, ist Kerbal der Ausgangspunkt, um neue Ideen zu testen und neue Ingenieure auszubilden.

„Anstelle von PowerPoint-Folien und Gleichungsseiten bauen Sie einfach das Schiff und sehen, wie es funktioniert“, sagt er. „Wenn sie bei Kerbal Erfolg hat, hat sie gute Chancen, im richtigen Leben zu arbeiten.“

Donut-Power

Das Tokamak Ball Fusion Motor Basierend auf einem Fantasy-Raumschiff in 2001: Raumfahrt, ohne die Killerhülle der künstlichen Intelligenz. Adderley hat die wahre Wissenschaft dahinter gefunden NASA-StudieDer Hauptautor des Papiers, Craig Williams, sagt, dass die NASA eine Reihe von Projekten finanziert hat, die sich auf die Entwicklung fortschrittlicher Antriebssysteme konzentrieren. Williams‘ Team entwarf ein Triebwerk, das die Energie einer Fusionsreaktion nutzt, um Schub zu erzeugen. Die Fusion findet auf natürliche Weise im Inneren von Sternen wie unserer Sonne statt, wo leichte Atome bis zu dem Punkt erhitzt werden, an dem sich ihre Elektronen und Neutronen trennen und Neutronen, die sich normalerweise abstoßen, miteinander verschmelzen und riesige Energiemengen produzieren. Eine der größten Herausforderungen bei der Erzeugung dieser Energie auf der Erde besteht darin, dass Sie das resultierende Plasma eingrenzen und seine Kraft nutzen können.

Eine Möglichkeit dazu ist die Verwendung eines Tokamaks, einer Vorrichtung, die ein magnetisches Feld in Form eines kreisförmigen Kuchens erzeugt, der das überhitzte Plasma an Ort und Stelle hält. In einem Prototyp eines Williams-Motors wäre dieser Tokamak fast kugelförmig – eher wie ein Donut-Loch. Die resultierenden Abgase würden das Auto auf über 166.000 Meilen pro Stunde antreiben und die Passagiere in weniger als 4 Monaten zum Jupiter befördern. Um das ins rechte Licht zu rücken: Die Weltraumsonde Voyager entfernt sich mit 55.000 Meilen pro Stunde von unserem Sonnensystem.

Als Williams‘ Papier im Jahr 2001 veröffentlicht wurde, schrieben die Autoren, dass die Möglichkeit, diesen Motortyp herzustellen, 30 Jahre entfernt sein könnte. Jetzt, da es 2021 ist, überprüft Williams seine Schätzung. „Vielleicht waren wir uns nicht so nahe“, sagt er. Sein Papier erschien in einer Zeit der Begeisterung für Vorauszahlungen, aber ein Großteil dieser Begeisterung ließ bis vor kurzem nach. „Ohne ein aktives Programm kann man wirklich keine großen Fortschritte machen“, sagt er. „Bis die Uhr wieder beginnt, wird diese 30-Jahres-Prognose weitergehen.“ das Problem. Aber in den Jahrzehnten zwischen jetzt und der Ära von Saturns zweiwöchigem Urlaub für die Menschheit können Sie Ihre digitale Version der Williams Engine immer noch ausprobieren.

Nukleare Blitzfahrt

Brenner Spaltraketentriebwerk Es baut auf einer weiteren von der NASA finanzierten Studie zum Triebwerkskonzept aus dem Jahr 2011 auf, die Energie nutzt, die bei nuklearen Reaktionen erzeugt wird, um ein Raumfahrzeug voranzutreiben. Reaktoren sind gefüllt mit Amerika, eine seltene, hochradioaktive Substanz, die ein Nebenprodukt von urangetriebenen Kernreaktionen ist, erzeugt Spaltprodukte, die durch die Kammer fließen. Diese Kammer wird mit Wasserstoffgas injiziert, das beim Auftreffen auf die Spaltfragmente stark angeregt wird und Plasma erzeugt, das als Schub durch eine starke Magnetdüse geleitet wird.

Mit diesem Durchbruch würde die Rundreise zum Mars 292 Tage dauern, davon 60 Tage Aufenthalt auf dem Planeten. Obwohl der Motor im Allgemeinen langsamer ist als ein Fusionsmotor, ist er näher an dem, wozu wir derzeit technisch in der Lage sind.

„Die thermonukleare Rakete ist eine Technologie, die entwickelt wird und die sich bereits bewährt hat“, sagt Jason Casipry, Leiter des Propulsion Research Center an der University of Alabama in Huntsville. Im April, DARPA Auswahl von drei Auftragnehmern Um die erste Stufe einer thermonuklearen Rakete zu demonstrieren, haben die NASA und das Energieministerium entwickelt Einladung für ähnliche Initialentwürfe im Februar. Spaltfragmente und nukleare Impulstriebwerke sind nicht weit dahinter, sagt Cassiepri, aber sie haben zusätzliche technische Hürden zu überwinden, einschließlich der Frage, wie man all diese Energie vom Chassis des Raumfahrzeugs wegleiten kann, damit es nicht im Weltraum verbrennt.

Diese Geschichte erschien ursprünglich wired.com.