작동 원리
주요 요소
터널, 대기 게이트웨이, GATES, 전력 시스템 및 AstroLiner 셔틀의 구성을 설명합니다.
- 길이가. ~2050km
- 단면. 타원형 (~17.5 × 12.5 m)이며, 셔틀의 공기역학적 형상과 안정적인 자기부상 배치에 맞게 최적화되어 있습니다.
- 터널 매설 깊이. 최대 ~8 km. 지질 및 온도 조건이 허용하면 더 깊게 매설하는 것도 가능하다. 가속 터널의 허용 매설 깊이는 노선을 따라 시추공을 굴착하고 온도 프로파일을 작성하며 암반의 응력 상태, 균열 발달 정도와 수리지질을 평가하는 상세 지질조사 이후에만 정확히 결정할 수 있다. 심부 지층의 온도와 열류가 낮을수록(대략 ~200–250 °C 이하), 공학적으로 구현 가능한 깊이 범위가 넓어지고 노선 형상(곡률 반경과 천이 구간)을 최적화할 자유도도 커져, 목표 속도를 유지하면서 터널 내 최대 과부하와 동적 하중을 줄일 수 있다.
- 구조. 복합형. 초기 구간(~330 km)은 가속을 단순화하기 위해 출구 게이트웨이 방향으로 직선상 하강하는 완만한 경사의 지하 직선 구간이다. 주요 구간은 열적 안정성, 진공 격리 및 안전성을 확보하기 위한 심부 매설 또는 지하 터널이다.
- 선로 형상. ~330 km 이후 구간의 S자형 곡선.
- 아래로 내려가는 활. 원경은 ~6300km이고 터널을 원활하게 깊이로 이끄는 데 필요한 각을 만들어냅니다.
- 상승 원호. 반경 2500–3500 km로 터널을 수평선에 대해 약 ~5–6°의 각도로 출구 게이트웨이까지 이끈다. 반경은 극초음속에서 구심 가속도가 4g를 넘지 않도록 설정된다.
- 진공 시스템. 구간별로 분할되어 있습니다. 각 구간 (~50 km) 은 독립적으로 운용되며 자체 진공 펌프, 센서 및 비상 밸브를 갖습니다.
가속 시스템
셔틀의 가속과 안정화는 탑재 초전도 자석과 터널에 분산 배치된 선형 전자기 구동부(권선)의 상호작용으로 이루어진다. 이 구동부는 일반 도체(구리, 알루미늄)로 만든 분할형 수동 권선이며 극저온 냉각이 필요하지 않다.
- 터널 초기 구간(0-330 km). 구동부는 주로 주행로 아래에 배치되어 자기부상, 4g의 초기 가속 및 중력의 능동 보상을 위한 자기장을 형성한다.
- 터널의 중간 구간 (330-2000 km), 특히 S자 곡선 구간에서는. 구동부가 터널의 전체 둘레를 감싸도록 배치되어 정밀 가속, 극초음속에서 셔틀을 터널 중심에 강제로 유지하는 기능, 곡선부에서의 진로 안정화를 담당한다. 방사 가속도가 큰 터널 종단부 바닥에는 구조적으로 여유를 둔 강화 권선 재료를 사용한다. 330-2000 km 구간에서는 가속도가 구간 시작의 4g에서 끝의 0g까지 곡선적으로 감소하며, 궤적 끝에서 최종 속도 ~11 km/s에 도달한다.
- 터널의 마지막 구간(2000-2050 km). 마지막 50 km는 대기 게이트웨이를 통해 대기권으로 진입하기 전 안정화와 중심 정렬을 위해 사용된다. 이 구간에서는 가속하지 않는다.
GATES 변전소의 펄스 에너지는 셔틀 위치와 엄격히 동기화되어 특정 권선 구간에 공급되며 진행 자기장을 만든다. 이 자기장이 탑재 자석의 자기장과 상호작용해 셔틀을 가속한다. 이 구조는 터널의 복잡성을 최소화해 유지보수성을 높이고, 첨단 기술 요소를 재사용 가능한 셔틀 쪽으로 집중시킨다.
마지막 마일 문제를 해결합니다.
위치 및 구조
게이트웨이 복합체는 콩고민주공화국 모히산 정상 고원(~3400 m)에 배치된다. 향후 확장을 위해 남쪽으로 16 km 떨어진 넓은 남부 고원이 확보되어 있으며, 수십 개의 병렬 게이트웨이를 수용할 수 있다. 시설은 주 기계식 셔터와 가스동역학 장벽 생성 계통을 갖춘 대형 고정 구조물이다. 기능적으로는 하늘을 향해 비스듬히 배치된 삼중 환형 노즐을 가진 지상 고정식 제트엔진과 같지만, 물체를 가속하는 용도가 아니라 대기를 밀어내고 셔틀이 대기권으로 진입할 때 완충 영역을 만드는 데 사용된다.
가스 동역학 장벽
주요 작동 요소. 셔틀이 접근하면 수초 전에 터널 축을 따라 바깥쪽으로 향하는 원뿔형 초음속 가스 흐름의 형성이 시작된다.
- 발생원과 구성. 가스동역학 장벽은 서로 독립된 세 개의 동심 환형 제트엔진(링 벨트), 또는 유사한 삼중 벨트 배치를 가진 동등한 극초음속 램제트 엔진으로 형성된다. 이들은 게이트웨이 출구 면 둘레에 설치되고 공기-수소 연료 혼합물로 작동한다. 수소는 현장에서 전기분해로 생산한다. 이 삼중 중복성은 내결함성을 제공한다. 효과적인 장벽을 만들기 위해서는 임의의 두 벨트만 작동하면 충분하므로, 세 벨트 중 하나가 고장 나도 시스템은 기능을 유지한다. 각 벨트에는 독립적인 연료 공급, 제어 및 점화 계통이 있다. 벨트들은 게이트웨이 외측을 따라 작은 벨트에서 큰 벨트 쪽으로 단계적으로 뒤로 물려 배치되며, 기계식 게이트는 벨트 캐스케이드 뒤쪽의 게이트웨이 내부에 위치한다. 따라서 기계식 게이트를 미리 열지 않고도 벨트를 시동할 수 있다.
- 핵심 기능.
1) 외향 압력 형성을 통해 셔틀 통과 중 터널의 진공을 보호한다;
2) 대기 공기의 사전 배제 및 가열을 게이트웨이 앞 출구 구역에서 수행해 터널 진공과 대기의 경계면에 구배를 만들고 두 매질 사이에 점진적인 전이를 형성한다.
가스동역학 장벽은 셔틀의 공기역학적 보호막이 아니며 셔틀을 대기로부터 차폐하지도 않는다. 그 기능은 두 매질 사이의 전이 순간을 시간적으로 늘리는 것이다. 차갑고 정지한 공기와 접촉할 때 생기는 거의 순간적인 마이크로초 규모의 충격 하중을, 가열된 동방향 흐름과 접촉할 때 밀리초에 걸쳐 분산되는 하중으로 바꾼다. 이는 전체 공기역학적 힘을 줄이지는 않지만 jerk와 하중의 고주파 성분을 크게 낮춰 국부 구조 손상과 열충격의 위험을 줄인다.
- 유동 형상. 터널과 셔틀의 단면에 대응하는 타원형 단면의 원뿔형 유동이다. 대기 게이트웨이 제트 벨트의 환형 노즐 세 줄에서 바깥쪽으로 분출되어 수십 미터에서 수백 미터까지 뻗는다.
대기 게이트웨이의 가스동역학 장벽은 기하학적으로 완벽하고 정상 상태이며 엄격한 축대칭인 원뿔을 형성할 필요가 없다. 그 작동 상태는 물리적 본질상 동적이며, 유동의 형상·밀도·속도에 시간적 및 공간적 변동을 허용한다.
게이트웨이가 작동하기 위한 결정적이고 유일한 엄격 조건은 셔틀이 출구를 완전히 통과하는 동안 대기 공기가 터널 안으로 들어오는 것을 완전히 막는 양의 외향 압력 및 운동량 구배를 유지하고, 동시에 출구 구역의 대기를 사전에 가스동역학적·열적으로 준비하는 것이다. 이는 시스템의 신뢰성과 실제 구현 가능성을 크게 높인다.
따라서 유동 형상은 목표값이 아니라 적응형 매개변수로 취급되며, 엄격히 지정된 기하 형상 대신 압력·질량유량·운동량과 같은 적분 특성에 따라 실시간으로 최적화된다.
- 확장성과 시험. 약 천 킬로미터급 가속기와 달리 게이트웨이 구조는 모듈식이며 쉽게 확장할 수 있다. 안정적인 초음속 가스동역학 원뿔의 형성, 동기화, 제트 벨트 운전이라는 핵심 기술은 1:5 또는 1:10 규모의 완전 기능 실물 시험대에서 충분히 검증할 수 있으며, 이를 통해 주 노선의 본격적인 건설을 시작하기 전에 프로젝트의 주요 기술적 위험을 줄일 수 있다.
보안 시스템
수소를 취급하려면 폭발 및 화재 안전에 더 높은 요구조건이 적용된다. 이에 따라 에어록 전체 인프라는 수소 누출 감지 시스템의 이중화, 배관의 질소 불활성 퍼지, 방폭형 장비, 전기분해 설비·저장 시설·추진 링의 물리적 분리, 그리고 가능한 방출물을 정비 인력과 핵심 인프라에서 멀리 떨어진 대기로 안전하게 배출하기 위한 지향성 환기 덕트를 포함하도록 설계된다.
치수와 발사 질량
길이 ~150 m, 타원형 단면 ~10x15 m. 형상은 대기권을 관통할 때 항력과 열하중을 최소화하도록 최적화된 극초음속 쐐기이다.
- 최적 발사 질량. ~15 000 톤.
셔틀의 15 000 톤 질량은 물리적 제약과 구현 가능성 사이의 “황금 중간점”에 위치하는 공학·경제적 최적점을 찾은 결과이다.
| 평가 기준 | 하위 경계 (< 8 000 – 10 000 t) | 최선 (15 000 t) | 상위 경계 (> 20 000 – 25 000 t) |
|---|---|---|---|
| 에어로디우리들카 및 과부하 | 대기권이 지배한다. 저항력 Fd = ρ·A·v2는 높은 과부하를 a = Fd/m로 만들어내고, 복잡한 활성 안정화를 요구하며, 최고 열적 부담을 초래한다. | 관성이 지배적입니다. 대기 저항으로 인해 초기에는 짧은 시간(최대 5 sec) 동안 약 ~3–6g의 과부하가 발생하므로 더 단순한 충격 흡수 시스템과 열 보호를 사용할 수 있습니다. | 과잉 부담은 약간 감소하지만, 다른 요인이 이점을 평가합니다. |
| 열 모드 | 열량이 낮다. 작은 질량이 m는 극심한 활성 냉각 시스템을 필요로 하는 ΔT = Q·t / (m·c) 온도가 급격히 증가합니다. | 고온성 강도: 대대적인 구조는 대기 중 짧은 시간 동안의 열을 흡수하고 분산시켜서 passive 및 active heat protection의 조합을 사용할 수 있습니다. | 열량이 증가하고 있지만, 대규모 구조물에서 열을 추출하는 것은 별도의 문제로 변합니다. |
| 시작 에너지 | 필요한 에너지 E = ½·m·v²는 허용 가능한 수준이지만 단점을 보상하지는 못합니다. | 지능형 균형: 11km/s까지의 분산 에너지는 ~9×10¹⁴J (~252GW·h) 를 이루며, 이는 분산된 GATES 시스템과 축적 장치의 가능성에 해당한다. | 에너지 소비는 선형적으로 증가하고 있습니다. 이는 저장소 용량과 용량의 비례적인 증가가 필요하며 경제적으로 비효율적입니다. |
| 구조 및 물류 | 실현가능하지만, 이너지 의 핵심적인 장점을 제공하지 않습니다. | 현재 기술과 호환됩니다. 가바리트와 질량은 현대 선박 건설 도크, 가금 및 운송 방법의 가능성에 맞습니다. | 설계도 가혹해지고, 자체적인 변동, 조립, 출발점으로 운송이 문제가 발생하고, 비용이 초선적으로 증가합니다. |
| StarRoad의 철학 | 대기기에 취약한 가벼운 기기의 패러다임에 머물러 있습니다. | 이너지 타론의 패러다임을 구현합니다. 대기가 장벽이 아니라 질량과 강도를 통해 극복되는 단기적인 분노입니다. | 산업에 대한 도전으로 변하고 규모의 절감을 없애고 있습니다. |
- 물리적으로 은 열 (~10 000 t) 보다 높습니다. 그 후 공기가 공기를 지배하기 시작합니다.
- 에너지 인프라 요구사항의 급격한 증가에 이르지 않습니다.
- 기술적으로 규모가 확장되는 산업적 실천 (척조, 중기공업) 의 범위 내에서 남아 있습니다.
- 경제적으로 규모로 추출을 저렴하게 하는 것과 자본 비용을 제한하는 사이에 균형을 맞추는 것입니다.
따라서 이 매개 변수는 계산 최선이며, StarRoad의 개념을 물리적으로 실현 가능하고 경제적으로 정당화시킵니다.
구성 및 시스템
전체 내부 건축은 복합단계 길이 구조로 설계되어 있으며, 복합 건물의 높이에 따라 기능적으로 구분된다.
- 아래쪽 그리고 배후부 전원 에너지 및 전력 시스템으로 완전히 배포되어 있습니다. 탑재용 원자로, 온도 교환기, 활발한 냉각 콘투어, 전력 변환기, 에너지 저장기, 열 운반 기하급수 및 해양 전력 장치의 요소 이러한 배치로 선의 중추는 낮아지고, 하이퍼소음 비행, 계획 및 유도에서 안정성을 높이고, 상단 부문의 열 및 방사선 보호를 간편화합니다.
- 초전도 레비테이션 및 안정화 시스템 셔틀의 구석과 부분적으로 바닥에 통합되어 있습니다. 초전도 모듈은 외부 가비와 열 보호 층을 바로 뒤에 고정되어 있어 자기장과 터널의 비동기 가비 사이의 격차를 최소화합니다.
- 장체의 전체 길이, 상위 및 중간 영역을 포함하여 이동 줄기 선까지의 보르트 따라;
- 바닥의 중부와 뒷부분에
- 주요 날개와 기계적 틈이 출구 구역을 제외하면
이러한 분포는 균일한 자기장을 보장하고, 하이퍼소음 속도에 높은 내구성을 보장하고, 로컬 손상 시 실패 내구성을 보장합니다.
- 건물 중부 형 날개와 형 속의 틈 아래로 배치되어 있으며, 형 날개는 속으로 분리되어 에너지 및 화물 부위로부터 분리되어 있습니다. 코의 중간 영역의 앞부분은 경로를 수정하고 전환 모순에서 안정화하기 위해 사용되는 작은 움직이 제어 날개를 배치하는 데 사용됩니다.
- 건물의 위쪽 유니버설 셔밍 모듈을 배치할 수 있도록 설계되었습니다. 모듈은 크기, 부착 지점, 질량 및 중력 중심의 허용 위치에 따라 표준화되어 있으며 화물, 탱커로 구성될 수 있습니다. 여객용 또는 복합형 모듈을 설치하고 추출하는 것은 시작 전에 도크에서 수행되며, 또한 상단 창이 열리면 궤도에서도 가능합니다. 화물 구간은 내장된 수력 또는 전기 기계적 인 승강기와 안내 장치로 장착됩니다. 승무원이 참여하지 않고 마이크로 중력 조건에서 모듈을 자동으로 내세우고 추출하는 것을 보장합니다.
- 이동상 상부 전력체체에 탑재되는 요소가 아니라, 공중 공중 회전 및 궤도 접근 기능을 수행하고 있다. 완전히 열고 고정된 후, 패널은 자동으로 열을 펴고, 지나친 열을 비어 버리는 냉장고를 공급합니다.
- 배의 코 부분 여러 레벨의 기능적 구성:
- 상위 코 영역 다리, 제어, 탐색 및 통신 시스템
- 작은 펴기 날개 및 제어 표면의 메커니즘의 중간 코 영역
- 아래 코 영역 크리오겐 연료 및 냉동기 탱크 최소의 수압 저항과 대기 침투 시 코 부분의 활발한 냉각 시스템에 냉각 환경을 최대한 빠르게 접근할 수 있도록 하는
이러한 구성은 짧은 열 및 수력 경로를 보장하고, 코의 열 열 관력을 감소시키고, 가장 많은 부하를 가진 비행장에서 열 보호 시스템의 신뢰성을 높인다. 전체적으로 셔틀의 구성은 고구조적이고 확장 가능한 모듈 구조로 구성되어 있으며, 하이퍼 사운드 시작, 궤도 작전, 자율 항해 및 복합 운용을 할 수 있습니다.
복합체의 열 보호
통의 후면과 밑부분은 하이퍼음파 비행과 그 후의 운반에 있어서 극심한 열과 역동적인 부하에 대비되는 다층적 복합금속 열보호 시스템으로 장착되어 있다. 구조는 파시티브와 활성 요소를 결합하여 다음과 같은 요소를 포함한다 .
- 천도 단기 온도와 집중적인 방사선 가열에 내성이 있는 외부 열 내성이 강한 층
- 기계적 및 진동적인 부하를 감지하는 강력 금속 하층;
- 가장 많은 압력을 가진 지역, 특히 코 부분과 바닥의 앞부분에서 열을 빼내도록 하는 활성 냉각 콘투어;
- 기본 구조를 손상시키지 않고 통제 가능한 노화로 설계된 로컬 크리티컬 영역의 교체 할 수 있는 압류 요소.
열보호 시스템은 급격한 온도 그라디엔트와 주기적인 열전압을 포함하여 열이 뜨겁고 물과 닿을 때 열 충격을 고려하여 설계되었습니다. 건축은 규제 서비스 과정에서 가장 많은 부하를 가진 요소를 세그먼트화하고 모듈로 대체하는 것을 고려하여 수리 가능성과 복수 사용량을 높입니다.
날개
은 안정화, 계획 및 착륙을 위해 두 쌍의 펴기 날개로 장착되어 있으며, 대기층으로 나간 후 열립니다.
- 앞쪽 날개 한 쌍은 궤적 보정, 피치와 롤 안정화, 동적 교란 감쇠를 담당합니다. 활공을 위해 희박한 대기층에 진입한 뒤 전개됩니다.
각 앞날개의 매개 변수는:
- 길이는 (뿌리로부터의 폭): ~35m
- 뿌리 / 끝자락의 너비: ~14 / 7m;
- 면적: ~360–400m2
- 뒷날개 셔틀의 주요 항공기 표면이다.
각 뒷날개의 매개 변수는:
- 길이는 (뿌리로부터의 폭): ~100m
- 뿌리 / 끝자락의 너비: ~14 / 7m;
- 면적: ~1000–1100m2
전체 날개 면적은 약 2800–2900 m²입니다. 동체의 리프팅 바디 형상이 추가 양력을 제공하여 유효 공력 면적을 약 20–30% 증가시킵니다.
소음 상태에서 합적 구성은 L/D ≈ 9–13의 지향적인 항공기능력을 보장하여 안정적인 계획과 통제된 착륙 지점을 구현할 수 있습니다. 기획 및 유도의 전형적인 속도는 90–120 m/s (≈ 320–430 km/h) 범위에서 평가된다. 이러한 속도에 탑승 안전은 절대적인 수평 속도가 아니라 수직 접촉 속도가 공격 각과 글리사드 프로필로 결정된다.
낙하산 시스템
운반 및 승낙의 허용 창을 확장하는 때 충격적 부담을 줄이기 위해 셔틀은 부드러운 착륙의 조건부-상태적 경주처럼 작동하는 여러 번 낙하산-패라폴라이લ 시스템으로 장착됩니다.
- 건축 및 배치. 이 시스템은 두 개의 패러파일 위치로 구성되어 있습니다.
- 하나는 상부 후방 구획에;
- 하나는 상부 전방 구획에(기수부 바로 뒤).
각 위치가 스케마에 따라 수행되었습니다 N+1 (기본 + 예비 패러필) 독립적인 기판과 길쭉한 라인을 가진 패러필은 한 지점에서 아니라 가로 고정 라인 힘의 프레임으로 로컬 로드 피크를 줄이고 탄자 및 크레인의 내구성을 높이고 있습니다.
- 작업장 및 작업 방식. 기기의 무게를 완전히 유지하기 위해 설계된 것이 아니라 최종 지점에서 수직 속도를 덤핑하고 부드러운 접촉 단계를 형성하기 위해 설계되었습니다.
- 주 parafoil 하나의 면적: ~4500–6000 m²;
- 두 개의 파라파일 작업의 총 활성 면적: ~9000–12 000m2.
터치 포인트 ZVZZ≈1 m/s의 수직 속도 목표 값
- 포함 기준. 낙하산-패라폴라이드 시스템은 사용되고 있습니다. 필요하다면. 착륙 알고리즘은 총 과부하 (항공동능, 역동능 및 수동동능 구성 요소의 벡터 수모):
- 가공에 대한 예측되는 총 과부하 4g를 초과하지 않습니다, 착륙이 수행됩니다 사용되지 않은 상태 기호 (날개에서)
- 이 경우 위험성 과잉 4g 시스템에서 수직적인 속도가 목표값으로 낮아지고 착륙을 부드러운 기슬링으로 전환합니다.
- 다중성. 파라파일, 줄기 시스템 및 고정 노드는 펌프의 힘의 을 분해하지 않고 규제 서비스 (관찰, 건조, 빠르게 운반되는 요소를 교체) 를 통해 여러 번 사용할 수 있습니다.
자율적인 힘 및 운동 장치
이 전복은 궤도에서 행보에서 수개월 동안 자율적으로 항해하는 동안의 모든 임무 순환을 위해 설계된 완전히 자율적인 에너지 동력 시스템을 갖추고 있습니다.
- 기본 출처 에너지: 탑재 핵 원자로
- 종류: 소금 녹음용 단속 반응기 (JMDR) 또는 차세대 고온 가스 냉각 반응기 (VTGR) 미래에는 콤팩트 열핵 모듈 (예컨대 Helion Energy와 같은 필드 압축 칩을 기반으로)
- 용량이: 전기 10-20 MVt, 열 50-100 MVt
- 목적지: 모든 탑승 시스템과 자기전도 시스템 초전도 요소를 에너지로 공급하는 것 전자기 플라즈마 엔진 (EMPD), 활발한 냉각 시스템 및 자율 항해용 모터. 리액터는 전용차의 전체 사용 기간 (5-10 년) 동안 연료가 다시 시작되지 않고 작동하도록 설계되었습니다 .
- 탑승된 초전도성 레비테이션 및 안정화 시스템 셔틀의 몸통에 따라 탑승 시스템에서 액체 질소 또는 수소로 냉각되는 고온 초전도체 (VTSP) 의 기초에 초전도 자석이 있는 크리오겐 모듈이 통합되어 있다. 이 자석은 레비테이션과 활성 안정화를 위한 강력한 주 자기장을 만들어 냅니다. 이들은 파시브 레일스 (磁鏡) 와의 인덕션 상호 작용으로 터널의 외부 공급이 완전히 중단되어도 레일스가 레비타션을 유지할 수 있게 한다.
안정화를 관리하는 시스템은 다음과 같은 순위적 원칙에 따라 구축되었습니다.
- 파시브 커턴 (미크로초): 터널의 둥지를 수퍼캐운더들의 인덕션 연결은 전자의 참여 없이 의 모든 이동을 통해 자동으로 반환력을 생성합니다.
- 장치 경주 (미크로초 밀리초): 특수화된 회로 (FPGA, ASIC) 는 불균형을 탐지하고 단단한 알고리즘에 따라 섹션을 전환하는 것을 제공합니다.
- 프로그램 경주 (밀리초 수십 밀리초): 보트 계산기는 (한화된 인공지능 지원) 나노초 간 반응이 필요하지 않고 느린 드레이프와 로컬 불균형을 보상하기 위해 초전도 섹션 사이에 전류를 재배포합니다.
이러한 건축은 화면에 반응하는 밀리초속을 보장하며, 이는 초음속속에서 질량 15 000 톤의 셔틀에 대한 내구성 요구 사항을 훨씬 뛰어넘습니다.
- 주요 엔진: 고부동전자 플라즈마 엔진 (EMPD)
- 원칙: 탑승 리액터에서 공급되는 마그네토플라스모다이나믹 (MPD) 엔진 또는 비추적 흐름 (VASIMR) 엔진
- 추력: 펄스 모드에서 최대 50–100 kN(5–10 톤힘)으로, 궤도 수정, 궤도 이탈 및 궤도 간 전이에 충분합니다.
- 노동자체: 액체 , 아그론 또는 수소 (냉각 시스템에도 사용된다)
- 자율성: 엔진은 인공지능으로 조종되며 궤도역과 연결, 해체 및 복귀를 위한 기법을 스스로 계산하고 수행할 수 있습니다.
- 열 시스템 관리:
- 이동 라디아터. 우주에서 개발되는 액체 이 있는 패널은 원자로와 장비에서 과도한 열을 비어 버리는 용기를 위한 것입니다.
- 단계 열 전기 (TA). 중요한 요소는 코 부분과 중요한 노드 내에 위치하고 있으며, 시작과 입구에서 대기 중 침투를 당할 때 톱 열 (megajouli) 을 흡수하여 구조가 과열되는 것을 방지합니다. 우주나 바다에서 온도는 라디에터나 환경에 천천히 떨어집니다.
- 활성 냉각 시스템. 열 보호 화면과 비행 중 중요한 요소를 긴급 냉각시키기 위해 액체 헬리/수소로 닫힌 큐팅
- 예약 그리고 안전: 이중형 원자로 제어 시스템, 독립적인 냉각 라이트, 응급 열 분산 장치. 설계는 바다로 떨어지는 경우를 포함하여 모든 시나리오에서 안전성을 보장합니다.
자율식물 및 해양 시스템
대서양의 특정 지역에서 셔틀을 운반한 후, 셔틀은 완전히 자율적인 해양선으로 전환됩니다.
- 추진 시스템. 두 개의 수납식 아지무스 스러스터 또는 워터제트 추진기가 저속에서 높은 기동성을 제공합니다.
- 수영에 필요한 에너지. 운전자 및 보트 시스템용 전기 에너지를 보트 원자력/테르모핵 원자로활동 영역의 보장은 수개월 동안 자율적인 전환을 할 수 있습니다.
- 탐색 및 연결. 위성 (GPS/GLONASS), 역 내비게이션, 지상의 상황을 인식하기 위한 레이더 및 리더. 지형지상 위성들을 통해 안정적인 통신
- 최종 브레이킹 시스템. 물에 닿기 전에 남은 속도를 끄는 데 (100-150 km/h) 복합 시스템을 사용합니다. 작은 면적의 브레이즈 낙하산 (정착 및 초기 억제) 순차 플라즈먼 엔진의 짧은 충동 (직속 속도를 정확하게 끄는 데) 낙하산은 물가 들어서면 발사됩니다.
이 구성은 상륙 후, 조차의 도움을 필요로 하지 않고, 상류 항구 또는 추첨자와의 만남의 장소로 이동할 수 있도록 합니다. 폭풍파에 자율적으로 붙어 있고 긴 항로를 할 수 있고, 일정으로 운용할 수 있는 항구로 이동할 수 있고, 우주 기기에서 로봇 해양선으로 변할 수 있습니다.
AstroLiner-S: 시작 / 단순화된 버전
StarRoad의 초기 구현 단계와 기본적이고 기술적으로 단순화되며 운용상 더 보수적인 구성에서는 셔틀의 초기형인 AstroLiner-S (Simplified / Start)를 사용하도록 한다.
이 변형은 마그라일, 초기 화물 및 조종 발사 초기 운용을 위해 설계된 기능적으로 완전한, 그러나 에너지 및 시스템적으로 단순화된 AstroLiner 버전을 의미합니다. 그리고 시스템 기술, 운영 및 규제 위험을 단계적으로 줄이기 위해
- 핵심 개념: AstroLiner-S. AstroLiner-S는 StarRoad의 기본 패러다임인 관성에 의한 대기권 통과를 구현하지만, 탑재형 핵 또는 열핵 에너지원은 사용하지 않고 또한 주 버전의 발사 질량과 외형 치수를 완전히 유지합니다.
에너지 극단적인 모든 작업 (분열, 레비테이션, 터널 안정) 은 지상 기반시설에 완전히 수행되었습니다.
AstroLiner-S 망은 다음과 같습니다.
- 자율적인 교통 장치,
- 완전히 다중화되어
- 자율적으로 궤도에 올라와, 그 궤도를 내려와 돌아가는 능력을 가진
- 하지만 터널 밖의 화학적 인력을 이용해서
- 고전능의 이온화 방사능의 출처가 탑재되지 않는
- 에너지 및 초전도 시스템. AstroLiner-S 구성에서는 다음과 같은 것들이 완전히 제외되어 있습니다.
- 핵 및 열핵 에너지 시설,
- 방사선, 열 및 사고 위험,
- 터널과 구역의 불변 오염 시나리오
초전도성 레비테이션, 안정화 및 트랙과 상호 작용하는 요소:
- 시작 전에 전기를 공급합니다.
- 영구적인 상태로 전환되는 경우
- 서로 분리되어 있고, 탑승 시스템으로 제어됩니다.
보트 전자, 제어 및 보호 시스템의 공급은 전기와 내동기 (마호비크) 를 통해 이루어집니다.
파편 과정에서 초전도 회로를 능동적으로 제어하는 것은 작은 조정 전류와 비상 모드로 제한되어 있어 고전력 연속적인 원천의 필요성을 배제합니다.
궤도에서 활발한 에너지원으로 접이 태양광 패널을 사용한다.
- 터널 밖의 운동장
모든 AstroLiner-S 궤도 작전은 화학적 인력을 이용하여 수행됩니다.
벨크는 다음과 같이 장착됩니다.
- 중부 견인차의 순차 화학 엔진 (LOX/LH₂ 또는 LOX/LCH₄ 클래스),
- 복제된 방향 및 재난 관리 시스템 (RCS)
운동장치는 다음과 같이 보장합니다 .
- 대기 밖으로 나간 후 목표 궤도에 도달하는 것
- 궤도 매개 변수를 수정하는 것
- 궤도에서 추락
- 조종된 대기입입 및 복귀
이 버전의 전기 반응기 및 마그네토 플라즈마 엔진을 거부하는 것은 보트에 고력 에너지의 공급원이 없다는 것이 원인이며 전체적으로 시스템의 건축적 제한으로 간주되지 않습니다.
- 복귀와 복수성
AstroLiner-S는 다음과 같은 기능을 수행합니다.
- 자율주행 궤도에서
- 대기권으로의 통제 가능한 입구,
- 항공기계획,
- 날개와 낙하산 시스템을 이용하여 바다에 착륙합니다.
이 반응기가 없어서 다음과 같은 것들이 훨씬 더 쉽게 작동합니다.
- 해양 이용
- 규제 서비스,
- 비정규 착륙 후 기계를 복구하는 것
- 역할 AstroLiner-S v 개발에 관한 StarRoad
AstroLiner-S는 다음과 같이 간주됩니다.
- StarRoad 셔틀의 첫 양산 버전,
- 발사 및 실패 통계를 수집하는 플랫폼
- 시스템 초기 운용 수단
- 초기 궤도 인프라를 위한 기본 교통
프로젝트의 발전과 함께, 컴팩트한 고전력 공급원이 등장하고, 운영 경험이 쌓여있는 동안, AstroLiner-S는 진화적으로 전체적인 AstroLiner 버전으로 보완되거나 대체될 수 있습니다. 고력형 탑승 에너지 장치와 전자기 플라즈마 엔진을 장착합니다.
따라서 AstroLiner-S는 타협안이 아니라 시스템의 합리적인 초기 단계이며, 주 노선의 기본 구조를 바꾸지 않고 StarRoad 운용을 더 일찍, 더 안전하게, 더 낮은 시스템 위험으로 시작할 수 있게 합니다.
용도 및 원칙
이 프로젝트는 개량형 Enhanced Geothermal Systems(EGS) 기술을 기반으로 자체적인 통합 기가와트급 에너지·기후 인프라를 구축합니다. 작동 유체는 Direct Air Capture(DAC)를 통해 대기에서 회수한 초임계 이산화탄소(sCO₂)입니다. 이 시스템은 세 가지 핵심 기능을 동시에 수행합니다. 1) 가속 터널의 열적 안정성을 위한 지열 열장 능동 제어, 2) 기저부하 전력 생산, 3) 대기 CO₂의 장기 이용 및 저장.
GATES — 지하 건축
열적 안정성, 에너지 자립성, 장기 내구성을 확보하기 위해 각 가속 터널에는 소구경 서비스 터널 일곱 개로 구성된 통합 GATES 시스템이 함께 설치됩니다:
- 여섯 개의 주 집합·에너지 터널(직경 2 m). 가속 터널 바닥 30 m 아래에 축간 간격 7 m로 균일하게 배치됩니다. 쌍을 이루어 가역 운전하며 강하게 과냉각된(+5°C) 초임계 CO₂를 순환시킵니다. 이 구성은 가속기 전체 단면 아래에 두께 >15 m를 넘는 연속 냉각층을 형성해 열교를 완전히 제거합니다.
- 기술 서비스 터널 한 개(직경 3 m). 가속 터널과 같은 높이에서 측면으로 3 m 떨어져 배치됩니다. 운행을 중단하지 않고 지속적인 진단 및 수리 접근을 제공합니다. GATES 터널은 높은 내부 압력(최대 25 MPa), 암반 압력, 동적 하중의 복합 작용을 견디도록 설계됩니다. 일곱 개 터널로 이루어진 전체 복합체는 완전 로봇화된 마이크로 터널 굴착 장비(micro-TBM) 군으로 시공됩니다. GATES는 에너지 인프라와 운송 인프라를 물리적·기능적으로 분리하여 매우 높은 신뢰성과 정비성을 제공합니다.
냉각 시스템 및 GTMK
- GATES — 심층 냉각 튜브 가속 터널 아래에는 가테스 에너지 터널이 위치하고 있으며, 그 아래로 고압 또는 초비평적인 밀집한 체제로 CO₂ 기반의 작업체가 순환한다. 깊이 콜렉터에 들어가는 전 냉류의 온도 범위 +5...+15온도가 낮기 때문에 지질열을 선택하고 깊은 지점을 지나면 CO₂는 깊이, 열 흐름 및 에너지 발생 방식에 따라 +100°C 이상으로 뜨겁게 할 수 있습니다. 콘투르는 지질열을 분리하고, 주요 터널 아래 냉동 구역을 형성하고, 5–8km 정도 깊이에서 안전하게 석사ルを 놓을 수 있습니다.
- 하이드로-서멀 메인 카날(HTMC). StarRoad 노선을 따라 서비스 도로, 송전선, 통신 시설과 나란히 하이드로-서멀 메인 카날 — HTMC — 을 건설합니다. 이 수로는 각 터미널을 하나의 통합 지상 방열 시스템으로 연결합니다.
GTMK는 폭이 약 5–8m와 깊이 2–3m의 물 운하를 구성한다. 운하 밑에 몇 개의 독립적인 고압 파이프로이브-스메이비크가 통과하여 CO₂가 인근 터미널들 사이에서 이동한다. 물은 열 부퍼와 중간 열 수송물 역할을 합니다.
터빈, 온도 교환 또는 압축 노드 CO₂ 이후, 약 +50...+80°C의 온도가 있는 뱀동에 들어간다. 약 50km의 중간 지점에서 물의 온도를 내며, 계절, 습기와 강우의 강도에 따라 약 +22...+35°C까지 냉각합니다. 밤의 방사능 냉각과 채널 작동 방식
정규시스템의 물 온도는 약 +22...+32°C 범위에서 유지되며, 뜨거운 섹션에서는 +35...+45°C까지 로컬 상승한다. 열류의 입구 근처의 일부 지역에서는 +50...+80°C까지 단기적으로 물을 따뜻하게 할 수 있으며, 이는 생물학적 활동을 부분적으로 감소시킬 수 있지만, 물을 깨끗하게 하지 않고는 마실 수 없습니다.
위쪽은 태양광을 반사하고 적외선에서 열을 분출하는 가벼운 선택판으로 닫힌다.
- 터미널 냉각. 각 터미널에는 냉각탑, 열교환기, 펌프, 부스터 압축기, 터보익스팬더, 예비 칠러가 설치됩니다. 정상 운전에서는 저품위 열의 대부분을 HTMC를 통해 수동적으로 방출합니다.
기하급수 및 터미널 열 교환기는 CO₂를 가공하는 기하급수에서 +22...+35°C에서 +15...+25°C까지의 흐름으로 만들어야 합니다. 필요한 경우 예비 첼러는 깊이 콜렉터에 공급하기 전에 온도를 -5...+5°C까지 낮추어야 합니다. 첼러는 주 주정리지이 아니라 정점, 재난 또는 계절 예비리지이용됩니다.
- 부스터 압축과 터보디텐더 다음 터미널 CO₂에는 냉각되어 있지만 고압으로 들어갑니다. 그 다음, 압축 에너지의 일부가 복구되는 터보데타너로 향할 수 있으며, 압력에 따라 을 가동적으로 -10...+5°C까지 확장하면 더 낮아진다. 비용과 필요한 단계적
그 후 CO₂는 필요한 온도, 압력 및 단계 상태의 GATES의 수집 터널에 공급됩니다. 이 주기는 무료 에너지원이 아닙니다. 압축기는 작동하고, 통은 압축 열을 내기 위해 사용되고, 터보디텐더는 소모된 에너지를 부분적으로 반환합니다. 효과적 결과는 활성 냉장고에 더 적은 부하를 가동할 때 더 추운 흐름입니다.
- 이중화와 양방향성. 코일 배관은 이중화되고 양방향 운전이 가능하도록 설계됩니다. 한 회로가 손상되면 유량을 예비 배관이나 인접 터미널을 통해 재분배합니다. CO₂ 유동 방향은 열부하, 비상 모드, 각 구간의 상태에 따라 변경할 수 있습니다.
- 정비성. HTMC는 대략 매 킬로미터마다 수문으로 구간이 나뉩니다. 구간이 손상되면 해당 구간을 격리하고 펌프로 수위를 최소 운전 수위까지 낮추거나 부분 배수합니다. 감압 후에는 수리 인력이나 로봇 시스템이 주 노선 전체를 멈추지 않고 코일에 접근할 수 있습니다. 수리 중에는 예비 회로, 유동 방향 반전, 인접 터미널을 통한 열교환 강화, 칠러의 임시 운전으로 냉각을 유지합니다.
- 제한적 수자원 관리 기능. GTMK는 보조적인 수자원 관리 기능을 수행할 수 있다. 동쪽에서 서쪽으로 일정한 경사를 유지하면 채널은 느린 자연유하 흐름, 구간 세척, 잉여수의 조절 방류를 지원할 수 있다.
밤 적도 강수면은 수조선, 지체, 필터 및 방수구로 운하를 채울 수 있습니다. 물은 CO₂에 직접 접촉하지 않기 때문에, 로컬 필터링을 통해 제한된 관개, 터미널의 기술 물 공급, 화재 보호구역 및 녹색 보호구역에 사용될 수 있습니다.
GATES — 이 기능은 두 번째로 남아 있습니다. 물의 선택은 GTMK의 주요 과제를 위반하지 않는 범위 내에서만 허용됩니다. CO₂ 그리고 가테스 발전소의 열성 안정성을 유지하기 위해서
- 이 값은 StarRoad. 깊이 콜렉터, GTMK, 터미널 냉장고, 그라디니, 부스터-컴이전스러, 터보데텐더 및 예비 칩러는 단일 분산 열 관리 시스템을 형성합니다. 이 시스템은 로컬 냉장고에 대한 의존도를 줄이고, 고장성을 높이고, 터미널들 사이에 열 흐름을 재배포할 수 있게 하고, 가속 터널을 심하게 지는 것을 더 현실적으로 만들 수 있게 합니다.
지상 냉각 시스템은 추가적인 경제 기능도 수행합니다. StarRoad 노선을 따라 터미널, 서비스 도로, 에너지 거점, 수로, 산업 부지, 관개 농업 구역으로 이루어진 선형 벨트를 형성합니다.
기술 터널과 지상 터미널과 통합
- GATES와 통합 각 기울기 터널 아래에서 추가 10-20m 깊이에서 건설 단계와 후속 에너지 발생에서 조립 및 안정화를 위해 가테스 콜렉터 터널이 통과됩니다.
- 지상 터미널 복합 표면의 각 기울기 터널은 다기능 지상 터미널로 끝난다. 40 터미널들 중 각각의 터미널은 독립된 노드로서,
- 환기 및 가스 정제 터널에서 공기를 유지하고 폐기를 제거하기 위해
- 건설기반 모듈, 토양 및 건설 재료들을 저장하고, 과부하하고, 일시적으로 보관할 수 있는 공간도 갖추고 있습니다.
- 행정주택관 교류 직원 (디스페터실, 휴식실, 워크숍, 창고) 을 배치하기 위해
- GATES — 지열전력발전소 냉장고열통기를 이용하고 관리하는 깊은 콜렉터터 터널을
- GATES — 포착 및 처리 역 CO₂ (DAC). 대기 중의 탄소 이산화탄소를 직접 잡는 설비 (Direct Air Capture) 는 폐쇄된 주기를 보장합니다. 추출된 CO₂는 액화되고, 정화되고, 열을 전달하는 역할을 하다가 깊은 콜렉터 터널에 공급됩니다.
- 외부 에너지 네트워크와 통신 연결점 (보전 전원, 광역 채널)
전략적 중요성
에너지 공급과 열 안정화 외에도 이 시스템의 핵심 기능은 주 가속 터널을 극심한 심도(5–8 km 이상)에 안전하고 경제적으로 건설할 수 있게 하는 것입니다. 열장의 능동 제어와 지열 열류 제거는 그렇지 않으면 이러한 심도를 비현실적으로 만드는 온도 한계를 없앱니다. 그 결과 큰 곡률반경을 갖는 최적의 S자형 노선 형상이 가능해지며, 2050 km 노선에서 화물과 승무원에 가해지는 하중을 허용 범위(~4g)로 유지하면서 점진적으로 상승하고 차량을 수평선 기준 약 ~5–6°의 각도로 출구시키는 것이 가능합니다. 따라서 GATES는 에너지 시스템뿐 아니라 StarRoad 궤적의 전체적인 탄도 최적화를 위한 기술적 기반입니다. 전체 복합체는 완전 로봇화된 micro-TBM 장비군으로 굴착됩니다.
힘과 규모
- 2.5 GW 발전소 한 곳의 비용: $2.0–3.0 billion.
- 40개 발전소의 총비용: $80–120 billion.
이 평가는 러시아의 GeoTES에 대한 비용의 하위 경계 (이투럽 자료에 따르면 약 $650/kW) 와 복잡한 프로젝트의 상위 경계 ($1,500/kW) 로 확인됩니다.
계산에는 GATES 총출력의 상한 추정치인 100 GW를 사용합니다. 실제 출력은 탐사 후 확정되며 훨씬 낮아져 수 기가와트 수준일 수도 있습니다. 이 경우 남는 자원은 대체 발전원 건설에 투입할 수 있습니다.
환경 및 지역 기능
StarRoad는 능동적 환경 서비스 모델을 구현합니다. 이 프로젝트는 대기 CO₂의 세계 최대 고정식 소비 시스템이며, 초임계 상태의 CO₂는 폐쇄형 GATES 시스템에서 영구 작동 유체로 사용됩니다. 수백만 톤의 이산화탄소가 대기 순환에서 제거되어 기술 회로 안에 수세기 동안 고정됩니다. 이에 따라 StarRoad는 산업 부문 전체의 탄소 배출을 상쇄할 수 있는 강력한 기후공학 도구가 됩니다.
GTMK는 단순히 GATES의 냉각 시스템 요소일 뿐만 아니라 이 지역에 도움이 되는 이중 목적의 대륙간 인프라이기도 합니다.
- 관개. 수류 잠수함은 경로를 따라 농지를 관개하기 위해 채널 물을 사용할 수 있도록 해 건조한 지역을 아프리카의 녹색 반지로 만듭니다.
- 자연스러운 보충. 이 운하는 적도 강우로 자동으로 채워집니다.
- 중력 자류. 지형의 자연 경사(동쪽 3400 m → 서쪽 0 m)로 인해 물은 펌프 없이 중력만으로 수로를 따라 흐르며, 추가적인 펌핑 에너지 없이 순환합니다.
- 미세 가솔린. 채널을 따라 고도가 떨어지는 것은 지역 네트워크와 자급자료에 추가 재생 에너지를 생산하는 마이크로 수력 발전소의 캐스카드를 배치할 수 있게 해줍니다.
따라서 StarRoad는 운송 플랫폼일 뿐 아니라 지역의 지속가능한 발전에 통합된 농업·에너지 플랫폼이 됩니다.
GATES — 가테스 및 발전소 네트워크는 가속기뿐만 아니라 인근 도시, 산업 기업 및 농장에도 과도한 녹색 에너지를 제공합니다.
기술적인 수직 측면 터널 시스템
건설, 환기, 보수 및 대피를 위해 노선을 따라 약 50 km 간격으로 총 40 개의 경사 운송 터널을 건설한다(경사각 30°, 타원형 단면 약 17.5 × 12.5 m). 이 터널들은 주 터널에 사용되는 것과 동일한 터널 굴진 설비로 시공되며, 지표면을 최대 8 km 깊이의 주선과 연결한다.
- 물류 사고 정지 시 직원과 승무원 (Alarm-2) 에게 독립적인 진출 경로를 제공한다. 수직 광물과는 달리 기울어진 터널은 비행에 수십 명의 사람들을 이송하는 자율적인 기기를 사용할 수 있습니다.
- 안전. 비상 정지(Alarm-2) 시 직원과 승무원을 위한 두 번째 독립 대피 경로를 제공한다.
- 확장성. 경사 터널은 향후 StarRoad 병렬 노선을 연결하는 기반이 된다. 여기서 새로운 가속 터널로 수평 지선을 굴착할 수 있어, 접근망을 지속적으로 확장되는 운송 골격으로 발전시킬 수 있다.
- GATES와 통합 각 기울기 터널 아래에서 추가 10-20m 깊이에서 건설 단계와 후속 에너지 발생에서 조립 및 안정화를 위해 가테스 콜렉터 터널이 통과됩니다.
지상 터미널 복합
표면의 각 기울기 터널은 다기능 지상 터미널로 끝난다. 40 터미널들 중 각각의 터미널은 독립된 노드로서,
- 터널에서 공기를 유지하고 공기를 제거하기 위한 환기 및 가스 정화 복합체
- 모듈, 토양 및 건설 재료의 저장, 과부하 및 일시적 저장장치로 구성된 건설기반.
- 교류 직원을 배치하기 위한 행정 생활 전원스 (디스페터, 휴식실, 워크숍, 창고).
- GATES — 지하 열전력발전소 및 냉각기관이 깊은 콜렉터 터널을 이용하고 제어하는
- CO2 포집 및 처리 설비(DAC). 대기에서 이산화탄소를 직접 포집하는 설비(Direct Air Capture)이다. GATES의 폐쇄 사이클을 구성하며, 포집된 CO2는 액화·정제된 뒤 심부 집수 터널로 열전달 매체로 공급된다.
- 외부 에너지 네트워크와 통신 연결 지점 (보유 전원, 광역 채널)
- 지역 교통망과 연결하기 위한 입구 도로 (자동차 또는 철도 지형).
- 긴급 의료원조 요충소와 헬리콥터장으로 장착된 에바쿠아션 점 (지위에 출구).
법 및 환경적 유연성
기술 터널의 경사형 배치를 이용하면 StarRoad 주선이 보호구역(국립공원, 자연보호구역, 집수구역)의 깊은 지하를 통과하더라도 지상 터미널을 보호구역 밖에 배치할 수 있다. 따라서 공원 경계 안에 인프라를 건설하지 않고도 주선을 보호구역 아래로 통과시킬 수 있어 주요 법적 장애가 해소된다. 각 터미널은 가장 가까운 비보호 부지에 설치하고 경사 수직갱으로 터널과 연결할 수 있으므로, 인허가가 단순해지고 환경 부담이 줄며 보호 생태계에 대한 직접 영향 위험을 제거할 수 있다.
에너지 공급 및 에너지 저장 시스템
스타로드 가속기의 에너지 공급 시스템은 다음과 같은 3단계 네트워크로 구축되어 있습니다.
- 보장된 예약을 (단위 요소를 거부하면 정지하지 않습니다)
- 적응적인 출력 속도 (초에서 미세초까지)
- 힘 케이블의 최소 길이는 (손실 및 인두크리티 감소).
토폴로지 수준
레벨 0: 원시 저장장치 (터미널)
- 40 터미널, 각기 중력 저장장치, 중력발전소 (채널 중소 중력발전소) 및 리 ?? 이온 배터리 (BESS) 을 갖춘 터미널
- 터미널의 총 용량은: ~5–9 GW·h (터스에서의 전체 ~360 GW·h).
- 출력: 주 간선 케이블을 통해 기술 터널로 고전압 직류(최대 100 kV)를 공급한다.
레벨 1: 세그먼트 컨트롤러 (50-km 세그먼트)
- 노선은 41개 세그먼트로 나뉜다(각 50 km, 마지막 50 km는 에어록까지 이어진다).
- 각 세그먼트는 주 분배 컨트롤러를 가지고 있으며, 인근의 두 개의 터미널에서 에너지를 수신합니다.
- 세그먼트 컨트롤러는 에너지의 일치를 동기화하여 킬로미터 에너지 블록 (당 1km) 에 걸쳐 에너지를 배포합니다.
레벨 2: 킬로미터 에너지 블록
각 킬로미터 블록은 다음과 같은 로컬 컨트롤러를 가지고 있습니다.
- 세그먼트 컨트롤러에서 에너지를 받아
- 부퍼 리 ?? 이온 배터리를 관리합니다 (주 터널 벽 아래 위치하고 있습니다),
- 플라이휠과 슈퍼커패시터를 통해 연결된 전환 가능한 권선 세트를 제어한다(터널 벽 뒤의 전용 벽감에 배치).
각 킬로미터 블록에 있는 세그먼트 컨트롤러에서 두 개의 독립된 채널이 예약을 보장합니다.
케이블 트랙의 건축
- 주 간선 케이블(레벨 0→1): 주 터널과 평행한 세 미터급 기술 터널(서비스 터널)에 설치하며, 주 터널과의 간격은 3 m이다.
- 경로로 배포: 각 터미널에서 케이블은 50km (터미널에서 전체 100km) 를 따라 양쪽으로 이동하며, 인접 터미널의 동작 영역을 덮는다. 따라서 각 세그먼트는 최소 두 개의 터미널 (접근) 으로부터 공급되며, 이는 100%의 예비성을 제공합니다.
- 주요 터널에 입구: 각 1km에 걸쳐 케이블은 기술 터널에서 주로 밀도 통로를 통해 꺼내서 킬로미터 블록 컨트롤러에 연결됩니다.
- 블록 내부 배전: 컨트롤러 이후 전원은 두 개의 병렬 경로로 나뉜다:
- A 트래ક્ટ: 부퍼 리 ?? 이온 배터리 (블록에 용량이 ~0.5–1 GWh, 초 초의 피크를 부드럽게 하기 위해)
- B 트래ક્ટ: 터널 벽에 설치된 매호비키 (인터션 축적기) 및 이온리스트 (슈퍼컨데ನ್ಸರ್) 를 통해 전환되는 포장 집합에
세 구역 방전 속도 적응
차의 전동 프로필은 개체적인 차에 대한 최고 전력이 초기에 가장 높을 수 있도록 최적화되어 (우우르트라 짧은 충동이 필요하지 않은 곳) 로 경로 끝으로 감소합니다. 이것은 다양한 영역에서 다양한 유형의 저장 장치와 스위치 장치를 사용할 수 있습니다.
| 지역 | 경로 구간 | 배출 시간 | 저장/스위칭 기술 | 이유 |
|---|---|---|---|---|
| 제1 구역 (저속) | 0 – 200km | 초에서 밀리초 | 리튬 이온 배터리 + 표준 IGBT 인버터 | 셔틀은 저속으로 이동하며 한 킬로미터 통과 시간은 >0.1 s이다. 버퍼 없이 BESS에서 직접 운전할 수 있다. |
| 제2 구역 (중속) | 200 – 1000km | 밀리초에서 마이크로초 | 버퍼형 리튬 이온 저장장치 + 플라이휠(관성식), SiC 인버터 | 셔틀의 속도가 증가하므로 더 빠른 스위칭이 필요하지만, 기계식 플라이휠도 아직 사용할 수 있다. |
| 제3 구역 (고속) | 1000 – 2000km | 마이크로초 펄스 | 슈퍼커패시터(이오니스터) + 고속 사이리스터 스위치(GTO/IGCT) | 한 킬로미터 통과 시간은 0.09 s까지 줄어든다. 나노초 응답의 슈퍼커패시터와 이오니스터만이 펄스를 안정화할 수 있다. |
중요: 구역 III에서는 가속도가 감소하므로 킬로미터당 필요한 에너지가 구역 I보다 적다. 따라서 더 높은 방전 속도가 요구되더라도 소자에 가해지는 부하는 줄어든다.
예비 및 재난 내구성
- 제어기를 복제: 각 세그먼트 및 킬로미터 컨트롤러는 열 리저브 (독립 전원이 있는 두 개의 동일 판) 를 가지고 있습니다.
- 중순 식이요법: 각 킬로미터 블록은 자신의 세그먼트 컨트롤러뿐만 아니라 이웃 (기술 터널의 예비 케이블을 통해) 에서 에너지를 얻을 수 있습니다.
- 권선의 국부 이중화: 각 킬로미터 블록에는 번갈아 전환되는 세 개의 독립 권선 세트가 있다. 한 세트가 손상되면 나머지 두 세트가 계속 작동하여 효율은 낮아져도 정지 없이 가속을 유지한다.
- 응급 차단: 단기 폐쇄 또는 과열이 발견되면, 킬로미터 컨트롤러는 블록의 전원을 차단하고, 이웃 블록에 영향을 주지 않고, 섹션 간 잠수함로 격리합니다.
재적 실현 및 결론
| 요소 | 배치 장소 | 기능 |
|---|---|---|
| 기본 저장기 | 표면 (터미널) | 장기간 에너지 저장 (360 GW·h). |
| 고속도로 케이블 | 기술 터널 (3m) | 터미널에서 저장된 세그먼트에 전력을 전송합니다. |
| 세그먼트 컨트롤러 | 주요 터널의 틈새 (50 km마다) | 10 킬로미터 블록에 걸쳐 에너지 분배, 동기화. |
| 부퍼 리 ?? 이온 배터리 | 주요 터널 벽 아래 | 제2 구역에서 초상점을 부드럽게 합니다. |
| 플라이휠 | 터널 벽 뒤에 (II 구역) | 밀리초 펄스를 위한 버퍼. |
| 이온이스터 (슈퍼컨데ನ್ಸರ್) | 터널 벽 뒤에 (III 구역) | 미크로초제 안정화, 실패를 보상합니다. |
| 로컬 컨트롤러 (킬로미터) | 틈새에서 1km마다 | 밸브 전환 제어, 상태 모니터링, 버퍼 관리 |
| 가속기를 굽기 | 터널 내부 표면 | 배를 분산시키기 위해 가동 자기장을 만드는 것 |
에너지 공급 아키텍처의 장점
- 화면 배포가 원활하다 터널의 전체 길이에 동시에 최고 강도는 요구되지 않습니다. 초기에는 느린 충동이 필요하지만, 마지막에는 짧지만 덜 강합니다.
- 모든 수준의 이중화. 한 터미널, 컨트롤러 또는 전체 50-km 세그먼트가 고장 나도 시스템은 멈추지 않는다 — 인접 터미널과 세그먼트가 에너지 부족을 보완한다.
- 확장 유연성. 새로운 StarRoad 병렬 노선을 추가해도 전력 시스템을 재구축할 필요가 없으며, 기존 기술 터널에 추가 주 간선 케이블을 설치하면 된다.
- 비용 최적화. 고가의 슈퍼커패시터와 플라이휠은 실제로 필요한 최종 구간에만 사용하고, 노선 시작부에는 더 저렴한 리튬이온 배터리를 사용한다.