宇宙推進のいくつかの異常な形態は何ですか？

今日の宇宙推進の典型的な形態は、固体ロケットブースター、液体ロケット、ハイブリッドロケットです。 すべてが燃料を搭載し、化学エネルギーを使用して推力を生成します。 残念ながら、それらは非常に高価になる可能性があります。1kgのペイロードを低地球軌道に運ぶには、25〜200 kgのロケットが必要になる場合があります。 低地球軌道へのkgの持ち上げには、2008年時点で最低4,000米ドル（USD）がかかります。10,000米ドルがより一般的です。

宇宙の打ち上げと旅行への化学ロケットのアプローチは基本的に制限されています。 ロケットは大気の最も密度の高い部分を介して自身の燃料を上方に推進する必要があるため、費用対効果はあまり高くありません。 より最近の発明は民間の宇宙船SpaceShipOneで、これは打ち上げ前にキャリアクラフト（ホワイトナイト）を使用して14 km（8.7マイル）の高度まで運んでいました。 この高さでは、Mt。 エベレスト、SpaceShipOneはすでに大気の90％を超えており、小型ハイブリッドエンジンを使用して残りの部分を宇宙の端（高度100 km）に移動することができます。 初期の安価で再利用可能な観光宇宙船は、このモデルに基づいている可能性があります。

化学ロケットのパラダイムを超えて、分析された宇宙推進のいくつかの他の形式があります。 特に、イオンスラスタは、2001年にボレリー彗星と小惑星点字を訪れたディープスペース1を含むいくつかの宇宙船で既に成功裏に使用されています。イオンスラスタは、粒子加速器のように動作し、電磁気を使用してエンジンの後ろからイオンを放出しますフィールド。 地球から火星へのように長い距離を移動する場合、イオンスラスタは従来の宇宙推進よりも優れた性能を発揮しますが、わずかなマージンがあります。

宇宙推進のより高度な形態には、核パルス推進やその他の原子力によるアプローチが含まれます。 原子力発電所または核爆弾の出力密度は、化学物質の出力密度よりも何倍も大きく、それに応じて核ロケットはより効果的です。 Orionと呼ばれる1960年代の1つのリファレンスデザイン（2000年代のOrion乗組員探査車と混同しないように）-12か月と比較して、わずか4週間で200人の乗組員を火星に送り返すことができる核パルス推進NASAの現在の化学動力による参照ミッション、または7か月での土星の衛星。

Project Daedalusと呼ばれる別の設計では、6光年離れたBernard's Starに到達するのに約50年しかかかりませんでしたが、慣性閉じ込め核融合（ICF）の分野で技術的な進歩が必要です。 核パルス推進に関するほとんどの研究は、1965年の部分的試験禁止条約により取り消されましたが、このアイデアは最近注目を集めています。

1980年代と1990年代に、宇宙推進の別の形態であるソーラーセールが詳細に調査されました。 太陽帆は、反射帆を使用して、太陽の放射圧を使用してペイロードを加速します。 反動質量を持たない太陽帆は、太陽から離れた高速移動に理想的です。 ソーラーセイルはかなりの速度まで加速するのに数週間または数ヶ月かかる場合がありますが、このプロセスは、地球または宇宙ベースのレーザーを使用してセイルに放射を向けることで飛躍する可能性があります。 残念ながら、非常に薄いソーラーセイルを折り畳んだり広げたりする技術はまだ利用できないため、建設は宇宙で行わなければならず、問題がかなり複雑になります。

宇宙推進のより未来的な別の形態は、SFの一部の宇宙船のように、反物質を推進の燃料として使用することです。 今日、反物質は地球上で最も高価な物質であり、ミリグラムあたり約3,000億ドルの費用がかかります。 これまでに数ナノグラムの反物質しか生成されておらず、これは電球を数分間照らすのに十分な量です。

前述の技術の多くと化学ロケットの重要な違いは、これらの技術は宇宙船を近光速度まで加速できるかもしれないが、化学ロケットはできないということです。 したがって、宇宙旅行の長期的な未来は、これらの技術の1つにあります。