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ALTERRA1
Les Secrets de l'HYDRONIUM
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A handful of men roaming in the cosmos discover Alterra, a world astoundingly welcoming.
Une poignée d'hommes errants dans le cosmos découvrent Alterra, un monde miraculeusement accueillant.
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Sur Alterra, les alterrians ont su exploiter une forme d'énergie comparable à aucune autre, d'abord par sa densité énergétique car elle peut fournir en un kilo autant d'énergie que 300 tonnes de charbon, et aussi par sa propreté: elle n'est ni toxique, ni irradiante.

Cette source d'énergie révolutionnaire s'appelle l'hydronium.
On Alterra, the alterrians knew to exploit a form of energy comparable to any others, initially because of its energy density (it can provide in one kilo as much energy as 300 tons of coal), and also because of  its cleanliness:  it is neither toxic, nor irradiant.

This revolutionary energy source is called the hydronium.

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Pour bien comprendre l'hydronium, rappelons que, mis à part quelques avancées théoriques sur des énergies exotiques telles que l'énergie du vide, l'énergie noire, l'énergie de disruption de masse, etc..., on classe généralement les formes d'énergie sous 3 formes:

1/ L'énergie de fusion nucléaire,
provoquée par une réaction de fusion née habituellement de la fusion d'un noyau de deutérium et d'un noyau de tritium (ces deux éléments étant des isotopes de l'hydrogène). L'illustration la plus courante de l'énergie de fusion est l'énergie naturelle du soleil ou celle de l'explosion d'une bombe thermonucléaire.
Seule la fusion explosive a été réalisée. La fusion lente, qu'elle soit froide ou chaude, est un processus non encore réalisée, mais elle promet l'exploitation d'une densité d'énergie cent fois supérieure à l'énergie de fission, avec relativement moins de pollution toxique et radioactive que celle-ci.

2/ L'énergie de fission nucléaire,
provoquée par une une réaction en chaîne. La fission lente existe dans la nature, mais on peut aussi la provoquer de manière violente en envoyant un neutron frapper un noyau d'uranium pour provoquer sa fission; les neutrons émis vont à leur tour frapper d'autres noyaux et provoquer un fantastique dégagement d'énergie. L'exemple le plus frappant de la fission rapide est celui de la bombe atomique ou en fission lente celui des centrales nucléo-électriques .
La réaction de fission est la mieux maîtrisée: elle permet d'obtenir dix fois plus d'énergie que l'hydronium mais malheureusement elle engendre des sous-produits fortement radiactifs et très toxiques.

3/ L'énergie électro-chimique,
provoquée par des réactions se déroulant au niveau de la molécule, et non au niveau atomique ou sub-atomique. L'illustration la plus courante de cette forme d'énergie est un feu de bois, qui n'est rien d'autre qu'une combustion (ou oxydation rapide) du bois. Ainsi donc, la combinaison rapide des molécules d'oxygène de l'air avec les molécules de carbone du bois donne naissance à de l'énergie calorique (chaleur). La combustion d'un bout de bois ou la déflagration d'un pain de dynamite sont strictement de même nature (oxydation), la seule différence est dans la vitesse de combustion. Lorsque cette vitesse est très grande, il y a explosion, c'est à dire production d'un souffle (onde de choc).
L'énergie calorique, une fois produite, peut être utilisée en l'état pour faire tourner des machines thermiques (un turboréacteur par exemple) ou convertie en électricité pour faire tourner des machines électro-magnétiques.
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To understand hydronium well, let us recall that, put aside some advanced theories about exotic energies such as dark energy, the energy of the vacuum, the energy of mass disruption, etc..., energy is generally inventoried in 3 forms:

1 / energy of nuclear fusion,
caused by a reaction of fusion of a deuterium core and a tritium core (these two elements being hydrogen isotopes).  The most current illustration of  nuclear fusion is the natural energy of the sun or that of a thermonuclear bomb explosion. 
Till now, only explosive fusion was carried out.  Slow fusion, whether it is cold or hot, is still a process not yet realized, but this may promise an energy density hundred times higher than the fission energy, with relatively less toxic and radioactive pollution that this latter. 

2 / energy of nuclear fission,
caused by a chain reaction.  Slow fission does exist in a natural form, but we can also provoke it violently by sending a neutron to strike an uranium core to cause its fission; the emitted neutrons in their turn will strike other cores and will release a fantastic amount of energy.  The most striking example of fast fission is that of the atomic bomb, or of slow fission is that of the nucleo-electric power stations. 
The reaction of fission is the best controlled:  it makes it possible to obtain ten times more energy than hydronium but unfortunately it generates radioactive and poisonous by-products. 

3 / the electrochemical energy,
caused by reactions being held at the level of the molecule, and not at the atomic or subatomic level.  The most current illustration of this form of energy is a wood fire, which is nothing other than the combustion (or fast oxidation) of wood.  Thus, the fast combination of the molecules of oxygen present in the air with the carbon molecules of wood gives rise to thermic energy (heat).  The combustion of a piece of wood and the deflagration of a stick of dynamite is strictly of the same nature (oxidation), their only difference is in the burning velocities.  When the burning speed is very high, we have an explosion, i.e. with a production of a shock wave. 
Heating energy, once produced, can be used as on to run thermic engines (a turbojet for example) or it can also be converted into electricity to turn on electromagnetic machines. 
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Les corps à haute densité d'énergie:
Il existe cependant une forme d'énergie qui ne se trouve pas dans la nature, mais dont la puissance est à mi-chemin entre l'énergie électro-chimique et l'énergie nucléaire. Très peu connue, elle n'est réalisable que par stockage de "radicaux libres" dans des nanostructures de synthèse, l'ensemble étant appelé "corps à haute densité d'énergie".

L'hydronium fait partie de ces corps à haute densité d'énergie.

Sous leur forme la plus simple, le radical libre est l'atome d'un élément dont la molécule en contient au moins deux. Les radicaux libres (encore appelés atomes métastables) existent sur terre mais on ne les trouve pas à l'état latent dans la nature, car ils sont tellement évanescents qu'aussitôt produits, ils se recombinent avec d'autres corps. Pour les préserver de cette recombinaison, on peut les stocker dans des nanostructures inertisantes fabriquées artificiellement par nanotechnologie.

L'hydronium, comme son nom le laisse suggérer, est à base d'hydrogène, pas de l'hydrogène à l'échelle moléculaire (H2) mais de l'hydrogène atomique (H, de poids moléculaire 1). L'autre nom de l'hydrogène atomique est l'hydrogène métastable.

Sur Alterra, on produit  l'hydrogène atomique en dissociant l'hydrogène normal H2 grâce à l'énergie électrique.
La combustion de l'hydrogène atomique recombine les radicaux libres H-H sous forme moléculaire H2 en libérant 52,2 Kcal/g au lieu de 3,2 Kcal/g. A partir de H2, on peut effectuer une recombinaison classique H2 O et obtenir de l'eau. Ceci signifie que l'hydronium est à la fois un carburant, ou un explosif, qui peut être transformé en eau pure.

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High energy density matters:
There is however a form of energy which does not exist in the nature, but whose power is classed halfway between electrochemical energy and nuclear energy.  Still relativement unknown, this form of energy can only be built by storing " free radicals " in synthetic nanostructures, the resulting material being called "high energy density matter". 

The hydronium belongs to the class of high energy density matters.

In their simplest form, the free radical is the atom of an element whose molecule contains at least two atoms of them.  The free radicals (or metastable atoms) exist on Earth but we cannot find them in the nature in their latent form , because when they are still at their native form they are so quick to recombine with other elements that we cannot see them.  To prevent them to recombinate with other atoms, Alterians inert them by storing them in synthetic nanostructures elaborated with high-tech nanotechnologies.

The hydronium, as its name suggest, is based on hydrogen, not hydrogen on a molecular scale (H2) but atomic hydrogen (H, molecular weight 1). The other name of atomic hydrogen is metastable hydrogen.

On Alterra, they produce atomic hydrogen by dissociating current hydrogen H2 with electric power.
The combustion of atomic hydrogen recombines free radicals H-H into the current molecular form H2, with a release 52,2 Kcal/g instead of the current release of 3,2 Kcal/g of energy. Starting from current hydrogen H2, we can carry on a traditional recombination with oxygen to obtain water H2 O. That means that hydronium is a fuel, or an explosive, that can be transformed into pure water.


Pour avoir une idée de la puissance de l'hydrogène atomique, prenons en exemple l'un des meilleurs moteur-fusées cryogéniques existants, celui de la Navette Spatiale, qui consomme de l'hydrogène H2 et de l'oxygène O2 sous formes liquides.

Ce moteur brûle les ergols et les expulse sous forme de vapeur d'eau H2 O à environ 4.000 m/s. Si ce moteur était rempli d'hydrogène atomique, il aurait produit une vitesse d'éjection de l'ordre de 6.800 m/s, et atteindrait 80% de la puissance d'éjection d'un moteur atomique mais en mieux car un moteur atomique ne peut décoller du sol à cause des retombées radioactives.

Jusqu'à présent, aucun moteur-fusée chimique monoétage ne permet d'atteindre la vitesse de libération terrestre de 11,2 km/s, c'est pourquoi tous les lanceurs spatiaux sont à plusieurs étages. Mais si le moteur de la navette spatiale était rempli d'hydronium, il permettrait d'atteindre 16 km/s.

Comme le rapport de masse d'une fusée classique monoétage devient vite prohibitif lorsqu'on cherche à améliorer sa puissance, la fusée à hydronium voit au contraire son rapport de masse s'améliorer avec l'augmentation de la puissance.

En outre, un petit supplément de vitesse permet une augmentation très importante de la charge utile
To have an idea of the power of atomic hydrogen, let us take an example of one of the best existing cryogenic rocket engines, i.e that of the Space Shuttle, which consumes liquid hydrogen H2 and liquid oxygen O2.

The engine burns ergolic propellants and exhausts them as vaporized water H2 O to approximately the exhaust velocity of 4.000 m/s.  If this engine is filled with atomic hydrogen, it would have produced an exhaust velocity of about 6.800 m/s, and the engine would reach 80% of the power of an atomic engine, but this time with a lot of advantages, principally because an atomic engine cannot take off from of the ground because of radioactive fall-outs. 

Till now, no single-stage chemical rocket engine is able to reach the terrestial escape velocity of 11,2 km/s, and this explain why all space launchers have several stages.  But if the engine of the Space Shuttle is filled with hydronium, it would make it possible to reach a speed of 16 km/s.

As the mass ratio of a traditional single-stage rocket quickly becomes prohibitive when we try to improve its performance, the hydronium rocket on the contrary has his mass ratio improved when we increase its power. 

Moreover, a small supplemented speed allows a very significant increase in the payload.
L'hydrogène atomique, comme l'hydrogène normal, est extrêmement volatil. En plus, pour le conserver, il aurait fallu l'enfermer dans une matrice et plonger cette matrice dans un fort champ magnétique pour orienter les spins d'électrons de manière à amoindrir les probabilités de recombinaison à l'intérieur de la matrice.

Les scientifiques d'Alterra ont résolu le problème en mélangeant l'hydrogène atomique à un autre radical libre plus inerte pour abaisser leur avidité, et ont comprimé le mélange jusqu'à le rendre boueux. Le mélange gazeux comprimé, qui ressemble à de la mélasse, est additionné de poudre de cristaux de XX, puis injecté de nouveau sous une pression de plus de 1,5 mégabar et sous un très fort champ magnétique dans une structure de graphane, ce qui a pour effet de solidifier la mélasse en un bloc compact.
Atomic hydrogen, like normal hydrogen, is extremely volatile. Moreover, to preserve it, it would have been necessary to trap it in a matrix and to plunge this matrix in a strong magnetic field to direct the spins of electrons to reduce the probabilities of recombinations within the matrix. 

Alterra scientists solved the issue by mixing atomic hydrogen with another free radical, the latter highly more obstrusive and inert, to lower their natural tendency to jump on other atoms, and strongly compressed the mixture until making it "muddy".  The compressed gas mixture, which resembles to flush hydrogen, is added with some powder of XX cristal, then injected again into a graphane structure with a pressure of over 1,5 megabar and under the cover a very strong magnetic field , which causes the "molasses" to solidify into a very compact solid block. 

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Le graphane est un hydrocarbure synthétique similaire au graphène, qui contient autant d'atomes de carbone que d'hydrogène. Beaucoup plus stable que la graphène à cause de sa structure étonnament parfaite sur le plan moléculaire, le graphane s'apparente sur le plan physique à un cristal de carbone dont les atomes sont liés de façon à former un réseau régulier d'hexagones tridimensionnels. Leurs extensions latérales sont d'une dizaine de nanomètre et leurs hauteurs sont d'environ un nanomètre.

Ce sont ces structures, empilées en multicouches, qui stabilisent et retiennent la mélasse d'hydronium. Sur Alterra, on obtient du graphane non à partir d'un crystal de graphite, mais d'un cristal de carbure de silicium (SiC) qu'on chauffe dans un four à 1000°C sous vide: les atomes de silicium se dissolvent et s'évaporent, et ne laissent à la surface du cristal que des atomes de carbone, qui se lient spontanément en formant un réseau hexagonal.

The graphane is a synthetic hydrocarbon similar to the graphene, which contains as many carbon atoms than hydrogen.  Much more stable than graphene thanks to its perfect  molecular structure, graphane on the physical level is comparable with a carbon crystal whose atoms are bounded to shape a regular network of three-dimensional hexagons.  Their side extensions are a ten nanometer long and their heights are of approximately one nanometer.

These structures, piled up into a multi-layered structure, can stabilize and retain hydronium.  On Alterra, they obtain graphane not starting from a crystal of graphite, but from a silicon carbide crystal (SiC) which is heated to 1000°C in a vacuum furnace :  the atoms of silicon then dissolve and evaporate, and leave on the surface of the crystal exclusively carbon atoms, which spontaneously linked to themselves to shape a hexagonal network. 
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Cette méthode permet de réaliser la croissance orientée d'un cristal de graphane sur un substrat isolant de carbure de silicium, avec tous les avantages qu'on devine dans la fabrication automatisée de composants électroniques auto-alimentés par une source d'énergie à hydronium. Ceci explique d'ailleurs la prolifération de nanomachines autonomes rampantes et volantes de type "pop-up" sur Alterra.

Le cristal de XX est un matériau unique au sous-sol d'Alterra. Ce cristal a la propriété, lorsqu'il reçoit une onde électromagnétique, de la restituer en une onde gravitationnelle capable de décomposer l'hydronium.

Le bloc d'hydronium est parfaitement inerte sur le plan chimique, mais il peut facilement être décomposé par un dispositif émettant une onde électromagnétique, pourvue que l'intensité de cette onde soit accordée aux mesures du cristal XX intégrée à l'hydronium.

Rappelons que les ondes infrarouges, les rayons X, les radiations alpha, bêta, gamma, la lumière visible, les rayons lasers, les ondes radios, les ondes radars, ... sont des ondes électromagnétiques.

L'hydronium conditionné dans un packaging destiné à un usage courant est inertisé et ne se décompose que lorsqu'il est sollicité par son activateur dédié, ou un plasma d'hydronium.

This method makes it possible to growth a direction-oriented crystal of graphane on an isolated substrate made of silicon carbide, with all the profits overseen in case of  mass-production of these electronic devices powered by resident hydronium. All this explains why there is a  proliferation of  autonomous crawling and flying machines popping-up from anywhere on Alterra.

The crystal of XX is a very unique material that can only be found inside the deep soil of Alterra. This crystal has the property, when it receives an electromagnetic wave, to restore it into a gravitational wave capable to decompose hydronium. 

Chemically a block of packed hydronium is inert, but it can easily be decomposed by a device emitting an electromagnetic wave, provided that the intensity of this wave is tuned to the constrains of the XX crystal integrated inside hydronium. 

Let us recall that the infra-red waves, x-rays, radiations alpha, beta, gamma, the visible light, the laser beams, the radio waves, the radar pulses ... are electromagnetic waves. 

The hydronium prepared for everyday's use is inertized and only decompose when activated by its dedicated activator, or the hydronium plasma.

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