Каковы некоторые необычные формы космического движения?

Типичными формами космического движения сегодня являются твердые ракетные ускорители, жидкие ракеты и гибридные ракеты. Все несут свое топливо на борту и используют химическую энергию, чтобы произвести тягу. К сожалению, они могут быть очень дорогими: для доставки 1 кг полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту может потребоваться 25-200 кг ракеты. Подъем килограмма на низкую околоземную орбиту стоит как минимум 4000 долларов США (USD), начиная с 2008 года. 10000 долларов США могут быть более типичными.

Ракетно-химический подход к запуску и путешествию в космос принципиально ограничен. Поскольку ракета должна продвигать свое собственное топливо вверх через самую плотную часть атмосферы, это не очень экономически выгодно. Более недавним изобретением является частный космический корабль SpaceShipOne, который использовал корабль-носитель (Белый Рыцарь), чтобы доставить его на высоту 14 км (8,7 миль) до запуска. На этой высоте больше по высоте, чем у горы. Everest, SpaceShipOne уже находится на уровне выше 90% атмосферы и может использовать свой небольшой гибридный двигатель, чтобы пройти оставшуюся часть пути до края пространства (высота 100 км). Ранние, дешевые, многоразовые туристические космические корабли, вероятно, будут основаны на этой модели.

Помимо парадигмы химической ракеты, есть несколько других форм космического движения, которые были проанализированы. В частности, ионные двигатели уже успешно использовались несколькими космическими аппаратами, включая Deep Space 1, который посетил комету Боррелли и астероид Брайля в 2001 году. Ионные двигатели работают как ускоритель частиц, выбрасывая ионы из задней части двигателя с помощью электромагнитного поля. поле. Для дальних рейсов, таких как от Земли до Марса, ионные двигатели предлагают лучшую производительность, чем обычные формы космического движения, но только с небольшим запасом.

Более продвинутые формы космического движения включают ядерное импульсное движение и другие ядерные подходы. Плотность мощности атомной электростанции или ядерной бомбы во много раз выше, чем у любого химического источника, и ядерные ракеты были бы соответственно более эффективными. Двигатель ядерного импульса, один эталонный проект 1960-х годов, под названием «Орион» - его не следует путать с исследовательской машиной «Орион Экипаж» 2000-х годов - что он может доставить экипаж из 200 человек на Марс и обратно всего за четыре недели, по сравнению с 12 месяцами. для текущей справочной миссии НАСА по химическим веществам или лун Сатурна за семь месяцев.

Для другого проекта под названием Project Daedalus потребовалось бы всего около 50 лет, чтобы добраться до звезды Бернарда за 6 световых лет, но потребовался бы некоторый технический прогресс в области синтеза инерционного удержания (ICF). Большая часть исследований в области ядерных импульсных двигателей была отменена в связи с Договором о частичном запрещении испытаний в 1965 году, хотя в последнее время эта идея получила повышенное внимание.

Другая форма космического движения, солнечные паруса, была подробно рассмотрена в 1980-х и 1990-х годах. Солнечные паруса использовали бы отражающий парус для ускорения полезной нагрузки, используя радиационное давление Солнца. Солнечные паруса без реактивной массы могут быть идеальными для быстрого путешествия вдали от Солнца. Хотя солнечным парусам может потребоваться недели или месяцы, чтобы разогнаться до заметной скорости, этот процесс можно было бы перепрыгнуть через использование земных или космических лазеров для направления излучения на парус. К сожалению, технология складывания и раскладывания чрезвычайно тонкого солнечного паруса пока недоступна, поэтому может возникнуть необходимость в строительстве в космосе, что значительно усложнит ситуацию.

Другой, более футуристической формой космического движения было бы использование антивещества в качестве топлива для движения, как некоторые космические корабли в научной фантастике. На сегодняшний день антивещество является самым дорогим веществом на Земле, которое стоит около 300 миллиардов долларов США за миллиграмм. До настоящего времени было произведено всего несколько нанограмм антивещества, чего достаточно для освещения лампочки в течение нескольких минут.

Ключевое различие между многими из упомянутых технологий и химических ракет заключается в том, что эти технологии могут ускорять космические аппараты до скоростей, близких к скорости света, в то время как химические ракеты не могут. Таким образом, долгосрочное будущее космических путешествий лежит в одной из этих технологий.