Субсветовая скорость в “Звездном пути”: можно ли это сделать?

Trekkies помогли определить вселенную научной фантастики, наряду с технологиями, которые обещают сериалы, книги и фильмы Star Trek . Одна из самых востребованных технологий на этих шоу – это варп-двигатель. Эта двигательная установка используется на космических кораблях многих видов в Trekiverse, чтобы пересечь галактику за удивительно короткое время (месяцы или годы по сравнению с столетиями, которые потребовались бы при «простой» скорости света). Однако не всегда есть причина использовать варп-двигатель, и поэтому иногда корабли в «Звездном пути» используют импульсную мощность, чтобы двигаться с субсветовой скоростью.

Что такое импульсный привод?

Сегодня в исследовательских миссиях для путешествий в космосе используются химические ракеты. Однако у этих ракет есть несколько недостатков. Они требуют огромного количества пороха (топлива) и, как правило, очень большие и тяжелые. Импульсные двигатели, подобные тем, которые изображены на звездолете Enterprise , используют несколько иной подход к ускорению космического корабля. Вместо того, чтобы использовать химические реакции для перемещения в космосе, они используют ядерный реактор (или что-то подобное) для подачи электричества в двигатели.

Предположительно, это электричество дает большую энергию электромагниты, которые используют энергию, накопленную в полях, для движения корабля или, что более вероятно, перегревают плазму, которая затем коллимируется сильными магнитными полями и выплевывает заднюю часть корабля, чтобы ускорить его вперед. Все это звучит очень сложно, и это так. На самом деле это выполнимо, но не с помощью современных технологий.

Фактически, импульсные двигатели представляют собой шаг вперед по сравнению с нынешними ракетами с химическими двигателями. Они не движутся быстрее скорости света, но они быстрее, чем все, что есть у нас сегодня. Вероятно, это лишь вопрос времени, когда кто-нибудь поймет, как их создавать и развертывать.

Сможем ли мы когда-нибудь получить импульсные двигатели?

Хорошие новости о “когда-нибудь” , заключается в том, что основная предпосылка импульсного двигателя является научно обоснованной. Однако есть некоторые проблемы, которые следует учитывать. В фильмах звездолеты могут использовать свои импульсные двигатели для ускорения до значительной доли скорости света. Для достижения этих скоростей мощность, вырабатываемая импульсными двигателями, должна быть значительной. Это огромное препятствие. В настоящее время, даже с ядерной энергетикой, кажется маловероятным, что мы сможем производить достаточный ток для питания таких двигателей, особенно для таких больших кораблей. Так что это одна проблема, которую нужно преодолеть.

Кроме того, на шоу часто изображены импульсные двигатели, используемые в планетных атмосферах и туманностях, облаках газа и пыли. Однако любая конструкция импульсных приводов основана на их работе в вакууме. Как только звездолет войдет в область с высокой плотностью частиц (например, атмосферу или облако газа и пыли), двигатели станут бесполезными.. Итак, если что-то не изменится (а вы не можете изменить законы физики, капитан!), Импульсные двигатели останутся в сфере научной фантастики.

Технические проблемы импульсных приводов

Импульсные приводы звучат неплохо, правда? Что ж, есть несколько проблем с их использованием, как указано в научной фантастике. Один из них – это замедление времени: всякий раз, когда корабль движется с релятивистскими скоростями, возникает проблема замедления времени. А именно, как временная шкала остается постоянной, когда корабль движется со скоростью, близкой к световой? К сожалению, обойти это невозможно. Вот почему импульсные двигатели часто ограничиваются в научной фантастике примерно 25% скорости света, где релятивистские эффекты были бы минимальными.

Другая проблема для таких двигателей заключается в том, где они работают. Они наиболее эффективны в вакууме, но мы часто видим их в Trek, когда они входят в атмосферу или пронизывают облака газа и пыли, называемые туманностями. Двигатели в том виде, в каком они представляются в настоящее время, не будут работать в таких условиях, так что это еще одна проблема, которую необходимо решить.

Ионные приводы

Однако не все потеряно. Ионные приводы, в которых используются концепции, очень похожие на технологии импульсных двигателей, используются на борту космических кораблей в течение многих лет. Однако из-за высокого энергопотребления они неэффективны при ускорении корабля. Фактически, эти двигатели используются только в качестве основных двигательных установок на межпланетных кораблях. Это означает, что только зонды, летящие к другим планетам, будут нести ионные двигатели. Например, на космическом корабле Dawn есть ионный двигатель, нацеленный на карликовую планету Церера.

Поскольку ионным двигателям для работы требуется лишь небольшое количество топлива, их двигатели работают непрерывно. Таким образом, хотя химическая ракета может быстрее набирать скорость, у нее быстро заканчивается топливо. Не так много с ионным приводом (или будущими импульсными приводами). Ионный двигатель ускоряет корабль на дни, месяцы и годы. Это позволяет космическому кораблю развивать большую максимальную скорость, а это важно для путешествий по Солнечной системе.

Это все еще не импульсный двигатель. Технология ионного привода, безусловно, является применением технологии импульсного привода, но она не соответствует легкодоступной способности ускорения двигателей, изображенных в Star Trek и других носителях.

Плазменные двигатели

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

Однако они намного мощнее. Они смогут привести корабль в движение с такой высокой скоростью, что ракета с плазменным двигателем (с использованием технологий, доступных сегодня) могла бы доставить корабль на Марс чуть более чем за месяц. Сравните этот подвиг с почти шестью месяцами, которые потребовались бы для традиционного корабля.

Это уровни инженерии в Star Trek ? Не совсем. Но это определенно шаг в правильном направлении.

Хотя у нас еще может не быть футуристических двигателей, они могут произойти. При дальнейшем развитии, кто знает? Может быть, импульсивные побуждения, подобные тем, что изображены в фильмах, однажды станут реальностью.

Отредактировано и обновлено Кэролайн Коллинз Петерсен.

Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий