Viteza sub-lumină în Star Trek Poate fi făcută?

Călătorii au ajutat la definirea universului science fiction, împreună cu tehnologia pe care Star Trek seriale, cărți și filme promit. Una dintre cele mai căutate tehnologii din aceste spectacole este sistemul de urzire. Acest sistem de propulsie este utilizat pe navele spațiale ale multor specii din Trekiverse pentru a trece peste galaxie în perioade uimitor de scurte (luni sau ani în comparație cu secolele pe care le-ar fi luat „doar” cu viteza luminii). Cu toate acestea, nu există întotdeauna un motiv pentru a utiliza unitatea de urgență și, astfel, uneori, navele din Star Trek folosesc puterea de impuls pentru a merge cu viteză sub-lumină.

Ce este Impulse Drive?

Astăzi, misiunile exploratorii folosesc rachete chimice pentru a călători prin spațiu. Cu toate acestea, rachetele respective au mai multe dezavantaje. Acestea necesită cantități masive de combustibil (combustibil) și sunt în general foarte mari și grele. Motoare cu impulsuri, precum cele înfășurate să existe pe nava de stele Afacere, adoptați o abordare ușor diferită pentru a accelera o navă spațială. În loc să folosească reacții chimice pentru a se deplasa prin spațiu, folosesc un reactor nuclear (sau ceva similar) pentru a furniza electricitate motoarelor.

Această energie electrică presupune puterea electromagnetilor mari care folosesc energia stocată pe câmpuri pentru a propulsa nava sau, mai probabil, plasmă de supraîncălzire care este apoi colimată de câmpuri magnetice puternice și scuipa spatele ambarcațiunii pentru a o accelera înainte. Totul sună foarte complex și este. De fapt, este capabil de a face, dar nu folosind tehnologia actuală.

În mod eficient, motoarele cu impulsuri reprezintă un pas înainte față de rachetele actuale pe bază de substanțe chimice. Nu merg mai repede decât viteza luminii, dar sunt mai rapide decât orice avem astăzi. Este probabil doar o chestiune de timp înainte ca cineva să-și dea seama cum să le construiască și să le implementeze. 

Am putea într-o zi să avem motoare de impuls?

Vestea bună despre „într-o zi” este că premisa de bază a unui impuls impuls este sunet științific. Cu toate acestea, există câteva aspecte de luat în considerare. În filme, vedetele sunt capabile să își folosească motoarele cu impulsuri pentru a accelera până la o fracțiune semnificativă a vitezei luminii. Pentru a atinge aceste viteze, puterea generată de motoarele cu impuls trebuie să fie semnificativă. Este un obstacol imens. În prezent, chiar și cu energia nucleară, pare puțin probabil ca am putea produce suficient curent pentru a alimenta astfel de acționări, în special pentru navele atât de mari. Deci, aceasta este o problemă care trebuie depășită.

De asemenea, spectacolele prezintă adesea motoarele cu impulsuri folosite în atmosfere planetare și în nebuloase, nori de gaz și praf. Cu toate acestea, fiecare proiectare a unităților de tip impuls se bazează pe funcționarea lor în vid. Imediat ce nava stelară va intra într-o regiune cu densitate ridicată a particulelor (precum o atmosferă sau un nor de gaz și praf), motoarele vor fi inutile. Deci, dacă nu se schimbă ceva (și nu poți schimba legile fizicii, căpitane!), Impulsurile rămân pe tărâmul science fiction.

Provocări tehnice ale impulsurilor

Unitățile de impulsuri sună destul de bine, nu? Ei bine, există câteva probleme cu utilizarea lor, așa cum s-a subliniat în science fiction. Unul este dilatarea timpului: De fiecare dată când o ambarcațiune călătorește cu viteze relativiste, apar preocupări de dilatare a timpului. Și anume, cum rămâne calendarul coerent atunci când ambarcațiunea călătorește cu viteze aproape de lumină? Din păcate, nu există nicio cale în acest sens. De aceea, motoarele cu impulsuri sunt adesea limitate în ficțiunea științifică la aproximativ 25% din viteza luminii unde efectele relativiste ar fi minime. 

Cealaltă provocare pentru astfel de motoare este aceea în care funcționează. Acestea sunt cele mai eficiente în vid, dar le vedem adesea în Trek când intră în atmosfere sau biciuiesc prin nori de gaz și praf numite nebuloase. Motoarele imaginate în prezent nu ar merge bine în astfel de medii, așa că aceasta este o altă problemă care ar trebui rezolvată. 

Ion Drives

Nu totul se pierde, însă. Unitățile ionice, care folosesc concepte foarte asemănătoare tehnologiei cu acțiuni cu impulsuri, folosesc la bordul navei spațiale de ani de zile. Cu toate acestea, datorită consumului ridicat de energie, acestea nu sunt eficiente la accelerarea ambarcațiunilor foarte eficient. De fapt, aceste motoare sunt utilizate doar ca sisteme de propulsie primară pe o ambarcațiune interplanetară. Asta înseamnă că numai sondele care călătoresc pe alte planete ar purta motoare cu ioni. Există, de exemplu, o acțiune ionică pe nava spațială Dawn, care vizează planeta pitică Ceres. 

Deoarece motoarele cu ion au nevoie doar de o cantitate mică de propulsor pentru a funcționa, motoarele lor funcționează continuu. Deci, în timp ce o rachetă chimică poate fi mai rapidă la obținerea unei viteze la viteză, aceasta rămâne rapid fără combustibil. Nu atât cu o unitate de ion (sau cu impulsuri viitoare). Un drive ion va accelera o ambarcațiune timp de zile, luni și ani. Permite nava spațială să atingă o viteză maximă mai mare și este important pentru trekking-ul prin sistemul solar.

Încă nu este un motor cu impulsuri. Tehnologia de antrenare cu ioni este cu siguranță o aplicație a tehnologiei de acționare prin impulsuri, dar nu reușește să corespundă capacității de accelerare disponibilă a motoarelor descrise în Star Trek și alte mijloace media.

Motoare cu plasmă

Viitorii călători în spațiu pot folosi ceva și mai promițător: tehnologia de acționare a plasmei. Aceste motoare folosesc electricitate pentru supraîncălzirea plasmei și apoi o scot în spatele motorului folosind câmpuri magnetice puternice. Ele au o oarecare similitudine cu acționările ionice, deoarece folosesc atât de puțin propulsor încât sunt capabili să funcționeze pe perioade lungi de timp, în special în raport cu rachetele chimice tradiționale.

Cu toate acestea, sunt mult mai puternice. Aceștia vor fi capabili să propulseze ambarcațiunile într-un ritm atât de mare încât o rachetă cu plasmă (folosind tehnologia disponibilă astăzi) ar putea aduce o ambarcațiune pe Marte în puțin peste o lună. Comparați această probă cu cele aproape șase luni necesare unui meșteșug alimentat în mod tradițional. 

Este Star Trek niveluri de inginerie? Nu chiar. Dar este cu siguranță un pas în direcția corectă.

În timp ce este posibil să nu avem încă unități futuriste, acestea s-ar putea întâmpla. Cu o dezvoltare ulterioară, cine știe? Poate că impulsurile ca cele ilustrate în filme vor fi într-o zi o realitate.

Editat și actualizat de Carolyn Collins Petersen.