Из всех силовых установок, которые могут развивать скорость, близкую к C, какая из них наиболее близка/наиболее практична?

Даже с самым эффективным химическим топливом, которое нам нужно, чтобы достичь Альфы Центавра (ближайшей к нашей звездной системе) за всю жизнь человека, вам понадобится топливный бак диаметром в миллионы световых лет. Таким образом, нам нужно двигаться намного быстрее, если мы хотим вырваться из крошечного пузыря размером 200 а. Идей много, но все они содержат много научной фантастики. Ракеты деления, хотя и неплохо (в принципе) переносят нас вокруг нашего СС, слишком медленны, чтобы унести нас на световые годы, также учитывая, что они довольно неэффективны (по универсальным стандартам, а не по человеческим меркам). До термоядерного синтеза, по крайней мере, несколько лет, и намного больше, прежде чем мы сможем эффективно использовать его в качестве движущей силы. И даже не заводи меня на тему антиматерии и варп-двигателей. Двигатель антивещества/ракеты Pion, хотя и доказали свою эффективность, это несбыточная мечта в лучшем случае. Мы едва можем создать несколько антипротонов в ускорителях частиц, и нам потребуются их килограммы, не говоря уже о том, чтобы держать их под контролем, пока мы не захотим, чтобы они аннигилировали с материей. Варп-двигатели едва ли выходят за рамки гипотезы, и мы даже не знаем, есть ли у них какой-то потенциал в принципе, не говоря уже о практике.

Какова на данный момент наиболее практичная конструкция двигательной установки со скоростью, близкой к скорости света, которая могла бы впервые поставить на стол межзвездные путешествия?

Таких устройств в научной фантастике предостаточно. В настоящее время такого устройства в научной действительности нет.
Я думаю, что вы сами ответили на свой вопрос здесь.
Их нет.
Ближе всего к реальному практическому применению... Star Trek Warp Drive. То есть она так же маловероятна, как и любая другая схема, и по ней больше страниц документации, чем по любой другой.
Единственный другой способ ответить на этот вопрос - принять очень, очень, очень расслабленную версию слова «почти» в «скоростях около C». Эффективно погрузившись в Солнце, солнечный зонд Parker может достичь 1/1500 скорости света.
@DavidHammen (также относится к GremlinWranger и Organic Marble) Я когда-нибудь спрашивал: «Что мы близки к созданию практически?» Я спросил: «Что мы ближе всего к строительству практически?» Я знаю, что все они имеют научно-фантастический аспект, но в каком из них меньше всего научно-фантастического?
Мы по-прежнему ограничиваем наши ставки, исследуя несколько технологий одновременно, и ни одна из них не является наиболее близкой. Я предполагаю, что вы читали об этом статью в Википедии , в которой приводится отличный список кандидатов на межзвездные путешествия. Похоже, вы просите нас выбрать элемент из этого списка как «наиболее близкий к практическому строительству» и «наименее научно-фантастический». Но можете ли вы предложить способ объективной оценки «наиболее близкой к строительству практически»? Все эти методы в настоящее время так или иначе непрактичны, но многие из них требуют дальнейшего изучения.
Самая быстрая идея, насколько я знаю, состоит в том, чтобы взорвать ядерную бомбу вблизи близкого прохождения перигелия Солнца с последующим развертыванием солнечного паруса, который мог бы доставить небольшую полезную нагрузку примерно до 0,2 с, я думаю...

Ответы (4)

Импульсная ядерная двигательная установка проекта Орион , вероятно, настолько близка к практической, насколько это возможно с современными технологиями (первоначально она была предусмотрена в технологии 1950-х годов). Может дойти до 0,1с.

Но разве проект Орион не повлек за собой взрыв ядерного оружия за вашим космическим кораблем? 1: как вы собираетесь защитить свой космический корабль и 2: как вы собираетесь замедляться?
Притормозите, перевернув космический корабль и взорвав перед ним ядерное оружие. Защитить космический корабль «легко» — у вас есть большая металлическая пластина с амортизаторами размером с небоскреб. Это защита всего остального, что сложно.
@Грегори, предлагаемые устройства имели (относительно) низкую мощность (от 0,5 до 5 килотонн) и взорвались бы на небольшом расстоянии от корабля. Орион не был буквально толкнут ядерными взрывами, это был просто источник энергии для превращения среды в плазму, которая затем толкала пластину толкателя. Насколько я знаю, никто не сомневался в этом принципе, нерешенная инженерная задача заключалась в том, чтобы ничего в отсеке полезной нагрузки не раздавило на куски внезапными толчками ускорения.
Стоит отметить (гипотетический) двигатель Ориона, что он не обязательно должен был быть таким простым, как сферические ударные волны от маломощных ядерных зарядов. Они изучали направленные ядерные взрывы: en.wikipedia.org/wiki/Casaba-Howitzer .

Орион хорош технологически, но очень непрактичен с учетом экологических норм.

Я предлагаю лучший вариант, который у нас есть, это проект Breakthrough starshot : очень легкие корабли с солнечными парусами, ускоряемые лазерами.

Нам нужно развивать новые технологии и инженерию, но это, кажется, выполнимо.

Да, проблемы с получением достаточного запаса энергии на борту космического корабля с делением или даже синтезом означают, что система, питаемая внешними лучами, проецируемыми со стационарных станций, имеет огромное преимущество. Лазерные системы нетривиальны, но их гораздо проще масштабировать, чем варианты на основе антивещества, которые являются практически единственным другим способом приблизиться к с .

Проблема со многими обычными двигателями с чрезвычайно высоким ISP заключается в их TWR, а с топливными баками длиной не менее километров, я не могу себе представить, что ионные двигатели смогут его сократить. Как вы сказали, у ядерных двигателей относительно низкий ISP, а также плохая тяга к весу или, по крайней мере, тепловые ядерные двигатели, которые ограничены температурой плавления активной зоны реактора, однако, ядерная ракета с соленой водой обходит эту проблему, содержа делящийся материал в соли, такой как хлорид плутония, и растворяя его в воде или даже в какой-либо другой реакционной массе. эта смесь хранится при массе, намного превышающей критическую, но сдерживается топливными баками с борным покрытием и борными стержнями. Однако, как только топливо выходит из топливопроводов, футерованных бором, и входит в сопло, оно сразу же подвергается делению, производя ISP 10 000 секунд и TWR 2000, заставляя любой другой возможный двигатель выглядеть анемичным во всех отношениях. Чтобы понять это интуитивно, он сочетает в себе лучшее из ядерных реакторов и бомб или как переработанный двигатель Ориона. Эта технология не является чем-то совершенно невозможным, единственной реальной проблемой является управление теплом, которое может быть решено путем сброса партий .жидкого водорода на стенки сопла за счет пленочного охлаждения.

Однако это не принимает во внимание политику ядерной энергетики, которая всегда мрачна.

При этом также не учитывается психология ядерной энергетики, почти столь же мрачная, как и политика. Несмотря на то, что ядерный двигатель намного безопаснее традиционных ракет, люди этого не знают, и я должен признать, что это звучит довольно опасно (хотя это и не так).
@Грегори для космонавтов или публики? Я думаю, что в этом вопросе вы должны почти полностью игнорировать логистические проблемы, исключая только вопиющую проблему НИОКР. Но да, убеждение публики почти вселило бы в меня страх божий. к счастью, это гипотетически, по крайней мере, на данный момент.
Ядерные двигатели не безопаснее традиционных ракет, они намного лучше. Как вы собирались попасть домой на этой горячей ракете в нашу биосферу? Мы можем построить ядерные реакторы, но не такие, рядом с которыми можно жить годами. Как бы мы вообще сняли тебя с такого корабля? Что, если он икает на посадочной площадке, в пути или по пути домой, когда за штурвалом сидят люди, измученные лучевой болезнью? Какое экранирование вы будете использовать? Политические проблемы вряд ли являются первоочередными. Как вы вообще покинете корабль, не сгорая от двигателя?

Я думаю, что лучше всего использовать привод Alcubierre. Дело в том, что ракета будет использовать отрицательную материю, чтобы казалось, что она движется быстрее света, хотя это не так. С помощью этого метода вы даже можете добраться до Альфы Центавра менее чем за 4 года. Единственная проблема в том, что мы не знаем, как создавать негативную материю, но если это будет сделано, то, вероятно, это путь будущего. Дополнительная информация: https://en.wikipedia.org/wiki/Alcubierre_drive