Импульс-Драйв: Слабая скорость в Star Trek

Trekkies помогли определить вселенную научной фантастики вместе с технологией, Звездный путь Сериалы, книги и фильмы обещают. Одной из самых востребованных технологий этих выставок является деформировать диск. Эта двигательная установка используется на космических кораблях многих видов в Trekiverse, чтобы пересечь Галактика в удивительно короткие времена (месяцы или годы по сравнению с веками, которые потребовались бы на "просто" скорость света). Однако не всегда есть причина использовать деформировать диски так, иногда корабли в Star Trek использовать импульс сила, чтобы идти со скоростью ниже света.

Сегодня исследовательские миссии используют химические ракеты для путешествий в космосе. Однако у этих ракет есть несколько недостатков. Они требуют огромного количества топлива (топлива) и, как правило, очень большие и тяжелые. Импульсные двигатели, подобные тем, что изображены на звездолете Предприятие, принять несколько иной подход для ускорения космического корабля. Вместо того, чтобы использовать химические реакции для перемещения в пространстве, они используют ядерный реактор (или что-то подобное) для подачи электроэнергии на двигатели.

Это электричество предположительно приводит в действие большие электромагниты, которые используют энергию, запасенную в полях, для приведения корабля в движение или, более того, вероятно, перегретая плазма, которая затем коллимируется сильными магнитными полями и выплевывает заднюю часть корабля, чтобы ускорить его вперед. Все это звучит очень сложно, и это так. Это действительно выполнимо, но не с современной технологией.

По сути, импульсные двигатели представляют собой шаг вперед по сравнению с современными ракетами с химическим двигателем. Они не идут быстрее чем скорость света, но они быстрее, чем у нас сегодня. Вероятно, это лишь вопрос времени, когда кто-то поймет, как их создавать и развертывать.

Можем ли мы когда-нибудь иметь импульсные двигатели?

Хорошая новость о «когда-нибудь» заключается в том, что основная предпосылка импульсного драйва является научно обоснованный. Тем не менее, есть некоторые вопросы для рассмотрения. В фильмах звездолёты могут использовать свои импульсные двигатели для ускорения до значительной доли скорости света. Для достижения этих скоростей мощность, генерируемая импульсными двигателями, должна быть значительной. Это огромное препятствие. В настоящее время, даже с ядерной энергетикой, кажется маловероятным, что мы могли бы производить достаточный ток для питания таких приводов, особенно для таких больших кораблей. Итак, это одна проблема, которую нужно преодолеть.

Кроме того, показы часто показывают импульсные двигатели, используемые в планетарных атмосферах и в туманностях, облаках газа и пыли. Однако каждая конструкция импульсных приводов основана на их работе в вакууме. Как только космический корабль войдет в область с высокой плотностью частиц (как атмосфера или облако газа и пыли), двигатели станут бесполезными. Так что, если что-то не изменится (а вы не можете изменить законы физики, капитан!), Импульсные импульсы останутся в сфере научной фантастики.

Импульсные диски звучат довольно хорошо, правда? Ну, есть пара проблем с их использованием, как указано в научной фантастике. Один замедление времени: Каждый раз, когда корабль движется с релятивистскими скоростями, возникают проблемы замедления времени. А именно, как временная шкала остается последовательной, когда корабль движется со скоростью, близкой к свету? К сожалению, обойти это невозможно. Вот почему импульсные двигатели в научной фантастике часто ограничиваются примерно 25% скорость света где релятивистские эффекты будут минимальными.

Другая проблема для таких двигателей, где они работают. Они наиболее эффективны в вакууме, но мы часто видим их в Треке, когда они входят в атмосферу или пронзают облака газа и пыли, называемые туманностями. Моторы, которые в настоящее время представлялись, не будут хорошо работать в таких условиях, так что это еще одна проблема, которая должна быть решена.

Однако не все потеряно. Ионные приводы, которые используют очень похожие концепции для импульсных приводов, используются на борту космических аппаратов в течение многих лет. Однако из-за высокого энергопотребления они неэффективны для ускорения промысла. Фактически, эти двигатели используются только в качестве основных движителей на межпланетном корабле. Это означает, что только зонды, путешествующие на другие планеты, будут нести ионные двигатели. Например, на космическом корабле Dawn есть ионный двигатель, нацеленный на карликовую планету Церера.

Поскольку для работы ионных приводов требуется лишь небольшое количество топлива, их двигатели работают непрерывно. Таким образом, хотя химическая ракета может быстрее разогнать корабль, у него быстро кончается топливо. Не так много с ионным двигателем (или будущими импульсными двигателями). Ионный двигатель ускорит ремесло на несколько дней, месяцев и лет. Это позволяет космическому кораблю развивать максимальную скорость, и это важно для трекинга по Солнечной системе.

Это все еще не импульсный двигатель. Технология ионного привода, безусловно, является применением технологии импульсного привода, но она не соответствует легкодоступной ускоряющей способности двигателей, изображенной на Звездный путь и другие СМИ.

Будущие космические путешественники могут использовать что-то еще более перспективное: технологию плазменного привода. Эти двигатели используют электричество для перегрева плазмы, а затем выталкивают ее из задней части двигателя с помощью мощных магнитных полей. Они имеют некоторое сходство с ионными двигателями в том, что они используют так мало топлива, что способны работать в течение длительных периодов времени, особенно по сравнению с традиционными химическими ракетами.

Однако они гораздо мощнее. Они смогут продвигать корабль с такой высокой скоростью, что ракета с плазменным двигателем (с использованием технологии, доступной сегодня) сможет доставить корабль на Марс всего за месяц. Сравните этот подвиг с почти шестью месяцами, которые потребовались бы для традиционного двигателя.

Это Звездный путь уровни техники? Не совсем. Но это определенно шаг в правильном направлении.

Хотя у нас, возможно, еще нет футуристических побуждений, они могут случиться. С дальнейшим развитием кто знает? Возможно, импульсные импульсы, подобные тем, которые изображены в фильмах, однажды станут реальностью.

Отредактировано и обновлено Кэролин Коллинз Петерсен.