Quali sono alcune forme insolite di propulsione spaziale?

Le forme tipiche di propulsione spaziale oggi sono solidi razzi lanciarazzi, razzi liquidi e razzi ibridi. Tutti portano il carburante a bordo e usano l'energia chimica per produrre spinta. Sfortunatamente, possono essere molto costosi: potrebbero essere necessari 25-200 chilogrammi di razzo per consegnare un carico utile di 1 kg a bassa orbita terrestre. Sollevare un kg in bassa orbita terrestre costa un minimo di $ 4.000 Dollari (USD), a partire dal 2008. $ 10.000 USD potrebbero essere più tipici.

L'approccio dei missili chimici al lancio nello spazio e ai viaggi è sostanzialmente limitato. Poiché un razzo deve spingere il proprio combustibile verso l'alto attraverso la parte più densa dell'atmosfera, non è molto conveniente. Un'invenzione più recente è la navicella spaziale privata SpaceShipOne, che ha utilizzato un mezzo di trasporto (White Knight) per trasportarlo a 14 km (8,7 mi) di altitudine prima del lancio. A questa altezza, maggiore in altezza rispetto al Monte. Everest, SpaceShipOne è già al di sopra del 90% dell'atmosfera ed è in grado di utilizzare il suo piccolo motore ibrido per spostarsi fino al limite dello spazio (100 km di altitudine). I veicoli spaziali turistici precoci, economici e riutilizzabili sono probabilmente basati su questo modello.

Al di là del paradigma del razzo chimico, ci sono molte altre forme di propulsione spaziale che sono state analizzate. I propulsori ionici, in particolare, sono già stati utilizzati con successo da diversi veicoli spaziali, tra cui Deep Space 1, che ha visitato la cometa Borrelly e l'asteroide Braille nel 2001. I propulsori ionici funzionano come un acceleratore di particelle, lanciando ioni sul retro del motore usando un elettromagnetico campo. Per viaggi più lunghi, come dalla Terra a Marte, i propulsori ionici offrono prestazioni migliori rispetto alle forme convenzionali di propulsione spaziale, ma solo con un piccolo margine.

Le forme più avanzate di propulsione spaziale comprendono la propulsione a impulsi nucleari e altri approcci a propulsione nucleare. La densità di potenza di una centrale nucleare o di una bomba nucleare è molte volte maggiore di quella di qualsiasi fonte chimica e i missili nucleari sarebbero di conseguenza più efficaci. Propulsione a impulsi nucleari che un progetto di riferimento degli anni '60, chiamato Orion - da non confondere con il veicolo di esplorazione dell'equipaggio Orion degli anni 2000 - che avrebbe potuto fornire un equipaggio di 200 persone su Marte e ritorno in sole quattro settimane, rispetto a 12 mesi per l'attuale missione di riferimento a propulsione chimica della NASA, o le lune di Saturno in sette mesi.

Un altro progetto chiamato Project Daedalus avrebbe richiesto solo circa 50 anni per arrivare a Bernard's Star, a 6 anni luce di distanza, ma richiederebbe qualche progresso tecnologico nell'area della fusione di confinamento inerziale (ICF). La maggior parte delle ricerche sulla propulsione a impulsi nucleari è stata annullata a causa del Trattato sul divieto parziale dei test del 1965, sebbene l'idea abbia ricevuto recentemente una rinnovata attenzione.

Un'altra forma di propulsione spaziale, le vele solari, sono state esaminate in dettaglio negli anni '80 e '90. Le vele solari userebbero una vela riflettente per accelerare il carico utile usando la pressione di radiazione del sole. Non trasportando massa di reazione, le vele solari potrebbero essere l'ideale per viaggiare velocemente lontano dal sole. Sebbene le vele solari possano impiegare settimane o mesi per accelerare a una velocità apprezzabile, questo processo potrebbe essere saltato usando la Terra o laser a base spaziale per dirigere le radiazioni sulla vela. Sfortunatamente, la tecnologia per piegare e dispiegare una vela solare estremamente sottile non è ancora disponibile, quindi potrebbe essere necessario costruire nello spazio, complicando notevolmente le cose.

Un'altra forma più futuristica di propulsione spaziale sarebbe quella di utilizzare l'antimateria come combustibile per la propulsione, come alcune astronavi nella fantascienza. Oggi, l'antimateria è la sostanza più costosa sulla Terra, che costa circa $ 300 miliardi di dollari USA per milligrammo. Finora sono stati prodotti solo diversi nanogrammi di antimateria, abbastanza per illuminare una lampadina per diversi minuti.

La distinzione chiave tra molte delle tecnologie menzionate e i razzi chimici è che queste tecnologie possono essere in grado di accelerare i veicoli spaziali a velocità vicine alla luce, mentre i razzi chimici non possono. Pertanto, il futuro a lungo termine dei viaggi nello spazio sta in una di queste tecnologie.