Sublight greitis Star Trek: ar tai galima padaryti?

Ar galima impulsinė pavara?

NASA 2,3 kW NSTAR jonų variklis išbandomas JPL. Jis buvo naudojamas „Deep Space 1“ transporto priemonėje. Nors tai nesuteikia impulsinės pavaros, tai yra kitas žingsnis kuriant tolimą varomąją Saulės sistemą. NASA

Žygiai padėjo apibrėžti mokslinės fantastikos visatą kartu su technologijomis Žvaigždžių kelias žada serialus, knygas ir filmus. Viena iš geidžiamiausių šių laidų technologijų yra metmenų pavara . Ši varomoji sistema naudojama daugelio Trekiverse rūšių erdvėlaiviuose, kad galaktiką perskristų per stebėtinai trumpą laiką (mėnesius ar metus, palyginti su šimtmečiais, kurių prireiktų „tik“). šviesos greitis ). Tačiau ne visada yra priežastis jį naudoti metmenų pavara , ir taip, kartais „Star Trek“ laivai naudoti impulsą galia važiuoti silpnu greičiu.

Kas yra impulsinė pavara?

Šiandien žvalgomosios misijos naudoja chemines raketas, kad galėtų keliauti per kosmosą. Tačiau šios raketos turi keletą trūkumų. Jiems reikia daug kuro (kuro) ir jie paprastai yra labai dideli ir sunkūs. Impulsiniai varikliai, kaip pavaizduoti žvaigždėlaivyje įmonė, imtis šiek tiek kitokio požiūrio į erdvėlaivį pagreitinti. Užuot naudoję chemines reakcijas judėti erdvėje, jie naudoja branduolinį reaktorių (ar kažką panašaus), kad tiektų elektrą varikliams.

Manoma, kad ta elektra maitina didelius elektromagnetus, kurie naudoja laukuose sukauptą energiją laivui varyti arba, labiau tikėtina, perkaitina plazmą, kuri vėliau kolimuojama stiprių magnetinių laukų ir išspjauna laivo galą, kad paspartintų jį į priekį. Visa tai skamba labai sudėtingai, ir taip yra. Tai iš tikrųjų įmanoma, bet ne su dabartinėmis technologijomis.

Efektyviai impulsiniai varikliai yra žingsnis į priekį, palyginti su dabartinėmis cheminėmis medžiagomis varomomis raketomis. Jie nevažiuoja greičiau nei šviesos greitis , bet jie greitesni už bet ką šiandien. Tikriausiai tik laiko klausimas, kol kas nors sugalvos, kaip juos sukurti ir įdiegti.

Ar kada nors galėtume turėti impulsinius variklius?

Geros naujienos apie „kažkada“ yra ta, kad pagrindinė impulsų pavaros prielaida yra moksliškai pagrįsta. Tačiau reikia apsvarstyti keletą klausimų. Filmuose žvaigždėlaiviai gali panaudoti savo impulsinius variklius, kad įsibėgėtų iki reikšmingos šviesos greičio dalies. Norint pasiekti tokius greičius, impulsinių variklių generuojama galia turi būti didelė. Tai didžiulė kliūtis. Šiuo metu net naudojant branduolinę energiją mažai tikėtina, kad galėtume pagaminti pakankamai srovės tokioms pavaroms maitinti, ypač tokiems dideliems laivams. Taigi, tai yra viena problema, kurią reikia įveikti.

Be to, laidose dažnai vaizduojami impulsiniai varikliai, naudojami planetų atmosferoje ir ūkuose, dujų ir dulkių debesyse. Tačiau kiekviena į impulsą panašių pavarų konstrukcija priklauso nuo jų veikimo vakuume. Kai tik žvaigždės laivas pateks į didelio dalelių tankio regioną (pvz., atmosferą ar dujų ir dulkių debesį), varikliai taptų nenaudingi. Taigi, nebent kažkas pasikeistų (ir jūs negalite pakeisti fizikos dėsnių, kapitone!), impulsų varomoji jėga lieka mokslinės fantastikos sferoje.

Impulsinių pavarų techniniai iššūkiai

Impulsinės pavaros skamba gana gerai, tiesa? Na, yra keletas problemų, susijusių su jų naudojimu, kaip aprašyta mokslinėje fantastikoje. Vienas yra laiko išsiplėtimas : Kaskart, kai laivas keliauja reliatyvistiniu greičiu, kyla susirūpinimas dėl laiko išsiplėtimo. Būtent, kaip laiko juosta išlieka nuosekli, kai laivas važiuoja beveik šviesos greičiu? Deja, to apeiti niekaip nepavyks. Štai kodėl mokslinėje fantastikoje impulsiniai varikliai dažnai apribojami iki maždaug 25 proc šviesos greitis kur reliatyvistiniai efektai būtų minimalūs.

Kitas iššūkis tokiems varikliams yra jų veikimo vieta. Jie veiksmingiausi vakuume, tačiau dažnai juos matome „Trek“, kai jie patenka į atmosferą arba plaka per dujų ir dulkių debesis, vadinamus ūkais. Varikliai, kaip dabar įsivaizduojama, tokioje aplinkoje neveiktų gerai, todėl tai dar viena problema, kurią reikėtų išspręsti.

Jonų diskai

Tačiau ne viskas prarasta. Jonų pavaros, kurios naudoja labai panašias impulsų pavaros technologijas, buvo naudojamos erdvėlaiviuose daugelį metų. Tačiau dėl didelio energijos suvartojimo jie nelabai efektyviai pagreitina laivą. Tiesą sakant, šie varikliai naudojami tik kaip pagrindinės varymo sistemos tarpplanetiniuose laivuose. Tai reiškia, kad tik į kitas planetas keliaujantys zondai neša jonų variklius. Pavyzdžiui, erdvėlaivyje Dawn yra jonų pavara, nukreipta į nykštukinę Cererą.

Kadangi jonų pavaroms veikti reikia tik nedidelio kuro kuro kiekio, jų varikliai veikia nuolat. Taigi, nors cheminė raketa gali greičiau pagreitinti laivą, joje greitai baigiasi kuras. Ne tiek su jonų pavara (ar būsimais impulsiniais įrenginiais). Jonų pavara pagreitins amatą dienomis, mėnesiais ir metais. Tai leidžia erdvėlaiviui pasiekti didesnį maksimalų greitį, o tai svarbu keliaujant per Saulės sistemą.

Tai vis dar nėra impulsinis variklis. Joninės pavaros technologija, be abejo, yra impulsinės pavaros technologijos taikymas, tačiau ji neprilygsta lengvai pasiekiamam variklių, pavaizduotų paveikslėlyje, pagreičio gebėjimui. Žvaigždžių kelias ir kitos žiniasklaidos priemonės.

Plazminiai varikliai

Būsimieji kosmoso keliautojai gali pasinaudoti dar perspektyvesniu dalyku: plazminės pavaros technologija. Šie varikliai naudoja elektrą plazmai perkaitinti, o paskui galingais magnetiniais laukais išstumia ją iš variklio galo. Jie šiek tiek panašūs į jonų pavaras, nes naudoja tiek mažai kuro, kad gali veikti ilgą laiką, ypač palyginti su tradicinėmis cheminėmis raketomis.

Tačiau jie yra daug galingesni. Jie galėtų paleisti laivą tokiu greičiu, kad plazma varoma raketa (naudojant šiandien prieinamą technologiją) galėtų nugabenti laivą į Marsą per šiek tiek daugiau nei mėnesį. Palyginkite šį žygdarbį su beveik šešių mėnesių trukme, kurio prireiktų tradiciškai varomam amatui.

Ar tai Žvaigždžių kelias inžinerijos lygiai? Ne visai. Bet tai tikrai žingsnis teisinga kryptimi.

Nors galbūt dar neturime futuristinių potraukių, jie gali įvykti. Su tolesniu vystymusi, kas žino? Galbūt tokie impulsiniai polėkiai, kaip vaizduojami filmuose, vieną dieną taps realybe.

Redagavo ir atnaujinoCarolyn Collins Petersen.