Rýchlosť pod svetlom v Star Trek: Dá sa to urobiť?

Je možný impulzný pohon?

2,3 kW NSTAR iónový náporový motor NASA testovaný v JPL. Bol použitý na vozidle Deep Space 1. Aj keď to neposkytuje impulzný pohon, je to ďalší krok v pohone na dlhé vzdialenosti v rámci slnečnej sústavy. NASA

Trekkies pomohli definovať vesmír sci-fi spolu s technológiou, ktorú Star Trek sľubujú seriály, knihy a filmy. Jednou z najvyhľadávanejších technológií z týchto výstav je warpový pohon . Tento pohonný systém sa používa na vesmírnych lodiach mnohých druhov v Trekiverse, aby sa dostali cez galaxiu v úžasne krátkom čase (mesiace alebo roky v porovnaní so storočiami, ktoré by to trvalo „len“ rýchlosť svetla ). Nie vždy však existuje dôvod na použitie warpový pohon , a tak niekedy aj lode v Star Treku použiť impulz výkon ísť podsvetelnou rýchlosťou.

Čo je to impulzný pohon?

Dnes prieskumné misie využívajú chemické rakety na cestovanie vesmírom. Tieto rakety však majú niekoľko nevýhod. Vyžadujú obrovské množstvo hnacej látky (paliva) a sú vo všeobecnosti veľmi veľké a ťažké. Impulzné motory, ako tie, ktoré sú zobrazené na hviezdnej lodi podnik, použiť trochu iný prístup na zrýchlenie kozmickej lode. Namiesto chemických reakcií na pohyb vesmírom využívajú jadrový reaktor (alebo niečo podobné) na dodávanie elektriny do motorov.

Táto elektrina údajne poháňa veľké elektromagnety, ktoré využívajú energiu uloženú v poliach na pohon lode alebo, čo je pravdepodobnejšie, na prehriatie plazmy, ktorá je potom kolimovaná silnými magnetickými poľami a vypľúva zadnú časť lode, aby ju urýchlila vpred. Všetko to znie veľmi zložito a je to tak. V skutočnosti je to možné, ale nie so súčasnou technológiou.

Impulzné motory v skutočnosti predstavujú krok vpred od súčasných rakiet na chemický pohon. Nejdú rýchlejšie než rýchlosť svetla , ale sú rýchlejšie ako čokoľvek, čo máme dnes. Je asi len otázkou času, kedy niekto príde na to, ako ich postaviť a nasadiť.

Mohli by sme jedného dňa mať impulzné motory?

Dobrou správou o „jednom dni“ je, že základný predpoklad impulzného pohonu je vedecky podložené. Je však potrebné zvážiť niekoľko problémov. Vo filmoch sú hviezdne lode schopné použiť svoje impulzné motory na zrýchlenie na významnú časť rýchlosti svetla. Na dosiahnutie týchto rýchlostí musí byť výkon generovaný impulznými motormi významný. To je obrovská prekážka. V súčasnosti, dokonca aj s jadrovou energiou, sa zdá nepravdepodobné, že by sme dokázali vyprodukovať dostatočný prúd na napájanie takýchto pohonov, najmä pre také veľké lode. Takže to je jeden problém, ktorý treba prekonať.

Prehliadky tiež často zobrazujú impulzné motory používané v planetárnych atmosférach a v hmlovinách, oblakoch plynu a prachu. Avšak každá konštrukcia impulzných pohonov sa spolieha na ich prevádzku vo vákuu. Akonáhle hviezdna loď vstúpi do oblasti s vysokou hustotou častíc (ako je atmosféra alebo oblak plynu a prachu), motory by boli zbytočné. Takže, pokiaľ sa niečo nezmení (a nemôžete zmeniť fyzikálne zákony, kapitán!), impulzné pohony zostávajú v oblasti sci-fi.

Technické výzvy impulzných pohonov

Impulzné pohony znejú celkom dobre, však? No, existuje niekoľko problémov s ich používaním, ako je uvedené v sci-fi. Jeden je dilatácia času : Kedykoľvek sa plavidlo pohybuje relativistickou rýchlosťou, vznikajú obavy z dilatácie času. Konkrétne, ako zostáva časová os konzistentná, keď sa plavidlo pohybuje rýchlosťou blízkou svetla? Bohužiaľ, toto sa nedá obísť. To je dôvod, prečo sú impulzné motory v sci-fi často obmedzené na približne 25 %. rýchlosť svetla kde by boli relativistické efekty minimálne.

Ďalšou výzvou pre takéto motory je miesto, kde fungujú. Najúčinnejšie sú vo vákuu, ale často ich vidíme na Treku, keď vstupujú do atmosféry alebo bičujú cez oblaky plynu a prachu nazývané hmloviny. Motory podľa súčasných predstáv by v takýchto prostrediach nefungovali dobre, takže to je ďalší problém, ktorý by bolo potrebné vyriešiť.

Iónové pohony

Nie je však všetko stratené. Iónové pohony, ktoré využívajú veľmi podobné koncepty ako technológia impulzného pohonu, sa na palube kozmických lodí používajú už roky. Avšak kvôli ich vysokej spotrebe energie nie sú efektívne pri zrýchľovaní plavidiel veľmi efektívne. V skutočnosti sa tieto motory používajú iba ako primárne pohonné systémy na medziplanetárnom plavidle. To znamená, že iba sondy, ktoré cestujú na iné planéty, budú niesť iónové motory. Na vesmírnej lodi Dawn je napríklad iónový pohon, ktorý mieril na trpasličiu planétu Ceres.

Keďže iónové pohony potrebujú na svoju činnosť len malé množstvo pohonnej látky, ich motory pracujú nepretržite. Takže zatiaľ čo chemická raketa môže byť rýchlejšia pri uvádzaní plavidla do rýchlosti, rýchlo sa minie palivo. Ani nie tak s iónovým pohonom (alebo budúcimi impulznými pohonmi). Iónový pohon urýchli plavidlo na dni, mesiace a roky. Umožňuje vesmírnej lodi dosiahnuť vyššiu maximálnu rýchlosť, a to je dôležité pre trekking naprieč slnečnou sústavou.

Stále to nie je impulzný motor. Technológia iónového pohonu je určite aplikáciou technológie impulzného pohonu, ale nezodpovedá ľahko dostupnej akceleračnej schopnosti motorov znázornených na Star Trek a iné médiá.

Plazmové motory

Budúci vesmírni cestovatelia môžu využiť niečo ešte sľubnejšie: technológiu plazmového pohonu. Tieto motory využívajú elektrinu na prehriatie plazmy a potom ju vypudzujú zo zadnej časti motora pomocou silných magnetických polí. Majú určitú podobnosť s iónovými pohonmi v tom, že používajú tak málo pohonnej látky, že sú schopné prevádzky po dlhú dobu, najmä v porovnaní s tradičnými chemickými raketami.

Sú však oveľa výkonnejšie. Boli by schopní poháňať plavidlo takou vysokou rýchlosťou, že raketa poháňaná plazmou (pomocou dnes dostupnej technológie) by mohla dostať plavidlo na Mars za niečo vyše mesiaca. Porovnajte tento výkon s takmer šiestimi mesiacmi, ktoré by trvalo tradične poháňané plavidlo.

je to? Star Trek úrovne inžinierstva? Nie tak celkom. Ale určite je to krok správnym smerom.

Aj keď možno ešte nemáme futuristické pohony, môžu sa stať. S ďalším vývojom, kto vie? Možno budú impulzné pohony, aké sú zobrazené vo filmoch, jedného dňa realitou.

Upravil a aktualizovalCarolyn Collins Petersen.