Impulzni pogon: Podosvetlitev v Star Trek

Trekingi so pomagali opredeliti vesolje znanstvene fantastike, skupaj s tehnologijo, ki jo ima Zvezdne steze serija, knjige in filmi obljubljajo. Ena najbolj iskanih tehnologij teh oddaj je warp pogon. Ta pogonski sistem se uporablja na vesoljskih ladjah številnih vrst v Trekiverse, da bi se prebil čez galaksije v neverjetno kratkih časih (mesece ali leta v primerjavi s stoletji, ki bi trajala na "zgolj" hitrost svetlobe). Vendar ni vedno razloga za uporabo warp pogonin tako so včasih ladje v Star Trek uporabite impulz moč, da gredo s svetlobno hitrostjo.

Danes raziskovalne misije uporabljajo kemične rakete za potovanje skozi vesolje. Vendar imajo te rakete več pomanjkljivosti. Zahtevajo ogromne količine pogonskega goriva (goriva) in so na splošno zelo velike in težke. Impulzni motorji, podobni tistim, ki so prikazani na zvezdah Enterprise, za pospešitev vesoljskega plovila uporabite nekoliko drugačen pristop. Namesto da bi se s kemičnimi reakcijami premikali po vesolju, uporabljajo jedrski reaktor (ali kaj podobnega) za dovajanje električne energije motorjem.

Ta elektrika naj bi poganjala velike elektromagnete, ki porabijo energijo, shranjeno na poljih, za pogon ladje ali še več verjetno pregreta plazma, ki jo nato sovpadajo močna magnetna polja in izpljune zadnji del plovila, da ga pospeši naprej. Vse skupaj se sliši zelo zapleteno in je. To je dejansko mogoče, vendar ne s trenutno tehnologijo.

Učinkovito impulzni motorji predstavljajo korak naprej od trenutnih raket na kemični pogon. Ne gredo hitreje kot hitrost svetlobe, vendar so hitrejši od vsega, kar imamo danes. Verjetno je le vprašanje časa, preden nekdo ugotovi, kako jih zgraditi in uporabiti.

Bi lahko nekoč imeli impulzne motorje?

Dobra novica o "nekem dnevu" je, da je osnovna predpostavka impulznega pogona je znanstveno trdna. Vendar je treba upoštevati nekaj vprašanj. V filmih so zvezdniške ladje sposobne s svojimi impulznimi motorji pospešiti do pomembnega dela svetlobne hitrosti. Da bi dosegli te hitrosti, mora biti moč, ki jo ustvarijo impulzni motorji, pomembna. To je velika ovira. Trenutno se zdi, tudi pri jedrski energiji, malo verjetno, da bi lahko proizvedli dovolj toka, da bi lahko poganjali take pogone, zlasti za tako velike ladje. Torej, to je ena težava za premagovanje.

Tudi oddaje pogosto prikazujejo impulzne motorje, ki se uporabljajo v planetarni atmosferi in v meglicah, oblakih plina in prahu. Vendar se vsaka zasnova impulznih pogonov zanaša na njihovo delovanje v vakuumu. Takoj, ko bi zvezda vstopila v območje z visoko gostoto delcev (kot je ozračje ali oblak plina in prahu), bi motorji postali neuporabni. Torej, če se kaj ne spremeni (in ne morete spremeniti zakonov o fiziki, kapitan!), Impulzni pogoni ostanejo v sferi znanstvene fantastike.

Impulzni pogoni zvenijo precej dobro, kajne? No, obstaja nekaj težav z njihovo uporabo, ki so opisane v znanstveni fantastiki. Eden je časovna dilatacija: Kadar koli plovilo potuje z relativističnimi hitrostmi, se pojavijo pomisleki glede časovnega razmaka. Kako časovna premica ostane dosledna, kadar plovilo potuje s skoraj lahkimi hitrostmi? Žal tega ni. Zato so impulzni motorji v znanstveni fantastiki pogosto omejeni na približno 25% hitrost svetlobe kjer bi bili relativistični učinki minimalni.

Drugi izziv takšnih motorjev je, kje delujejo. Najbolj učinkoviti so v vakuumu, vendar jih pogosto vidimo v Treku, ko vstopijo v ozračje ali brskajo skozi oblake plina in prahu, imenovane meglice. Motorji, kot si trenutno predstavljajo, v takšnih okoljih ne bi delovali dobro, zato je to še eno vprašanje, ki bi ga bilo treba rešiti.

Niso pa vse izgubljene. Ionski pogoni, ki uporabljajo zelo podobne koncepte za tehnologijo impulznega pogona, so na krovu vesoljskih plovil že leta. Vendar zaradi visoke porabe energije niso učinkovite pri pospeševanju plovila zelo učinkovito. Pravzaprav se ti motorji uporabljajo le kot primarni pogonski sistemi na medplanetarnem plovilu. To pomeni, da bi ionske motorje prevažale samo sonde, ki potujejo na druge planete. Na primer, na vesoljskem plovilu Dawn obstaja ionska vožnja, ki je ciljala na pritlikav planet Ceres.

Ker ionski pogoni za delovanje potrebujejo le majhno količino pogonskega goriva, njihovi motorji delujejo nenehno. Medtem ko je kemična raketa morda hitrejša pri hitrosti, da bi plovilo postalo hitro, hitro zmanjka goriva. Ne toliko z ionskim pogonom (ali prihodnjimi impulznimi pogoni). Pogon z ioni bo plovila pospešil dneve, mesece in leta. Omogoča, da vesoljska ladja doseže večjo največjo hitrost, kar je pomembno za treking po sončnem sistemu.

Še vedno ni impulzni motor. Ionska tehnologija zagotovo uporablja tehnologijo impulznega pogona, vendar se ne ujema z lahko dostopnimi pospeševalnimi zmogljivostmi motorjev, prikazanih v Zvezdne steze in drugih medijev.

Prihodnji vesoljski popotniki bodo morda uporabili nekaj še bolj obetavnega: tehnologijo plazemskega pogona. Ti motorji porabijo električno energijo za pregrevanje plazme in jo nato z močnimi magnetnimi polji odvržejo na zadnji strani motorja. Imajo nekaj podobnosti z ionskimi pogoni, saj uporabljajo tako malo pogonskega goriva, da lahko delujejo dalj časa, zlasti glede na tradicionalne kemične rakete.

Vendar so veliko močnejši. Plovila bi lahko poganjala s tako veliko hitrostjo, da bi raketa s plazemskim pogonom (z uporabo tehnologije, ki je na voljo danes) lahko prišla do Marsa v malo več kot mesecu dni. Primerjajte ta podvig s skoraj šestimi meseci, ki bi potrebovali tradicionalno plovilo.

Ali je Zvezdne steze stopnje inženirstva? Ne čisto. Je pa vsekakor korak v pravo smer.

Čeprav morda še nismo imeli futurističnih pogonov, bi se to lahko zgodilo. Z nadaljnjim razvojem, kdo ve? Mogoče bodo impulzni pogoni, kot so prikazani v filmih, nekega dne resničnost.

Uredil in posodobil Carolyn Collins Petersen.