Реалистична ли добыча полезных ископаемых в космосе, как показано в телешоу «Пространство»?

Краткий ответ: возможно, если учесть двигатель, который используется в сериале.

Длинный ответ:

Космические корабли в The Expanse не используют передачи Хомана. Вместо этого они просто начинают непрерывно ускоряться до точки пересечения со своей целью, переворачиваясь на полпути и снова замедляясь. Это уменьшает как пройденное расстояние (поскольку ваш путь гораздо менее дугообразный), так и увеличивает среднюю скорость движения, что значительно сокращает время в пути.

Этот тип путешествия доступен, потому что на кораблях используются не «обычные химические ракетные двигатели», а нечто, называемое двигателем Эпштейна. Согласно книгам, это высокоэффективный термоядерный двигатель.

Насколько эффективно мы должны заставить эту штуку выполнять маневры, как в сериале? Сделаем несколько цифр:

Типичное путешествие в книгах - это двухнедельное путешествие с ускорением 1/3g и переворотом на полпути. (этот маневр перенесет нас с Земли на Юпитер, если Юпитер/Земля находятся примерно на их среднем расстоянии.)

1/3 g ~ 3 м/с²
2 недели ~ 1 206 600 секунд

Таким образом, для того, чтобы этот маневр сработал, нам нужно топлива на
1 206 600 с * 3 м/с² = дельта V 3 628 800 м
/с . дельта V).

Очевидно, что наши ракеты на это вообще не способны. Но помните привод Эпштейна! Диски Fusion находятся в очень ранней стадии разработки здесь, на реальной Земле... но Википедия дает нам некоторые цифры для прототипа здесь: https://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_rocket

Там заявлена ​​скорость истечения 700 км/с, посмотрим, что это нам даст:

Скорость выхлопа/гравитация Земли дает нам удельный импульс двигателя, который в основном говорит нам, сколько топлива мы должны потратить, чтобы изменить нашу скорость на заданную величину.

С помощью этого сайта:
http://www.quantumg.net/rocketeq.html
мы можем узнать, какую дельту V мы получим для ракеты весом X, с доступным топливом y и конкретным Импульсом z.

Используя Wikipedia-fusion-engine, мы получаем удельный импульс в 70 000. А как насчет массы корабля и массы топлива? Для простоты воображения давайте возьмем в качестве примера Boeing 747:
пустой 747 весит 178 756 кг и имеет максимальный вес 396 890 кг. Предполагая, что весь лишний вес — это топливо, мы получаем дельта V 547 179 м/с. Это всего 15% от необходимой нам дельты V.

Так что прямого непрерывного движения тяги к Юпитеру нет... но мы всегда можем добавить фазу движения по инерции в середине. и если мы хотим "только" добраться от Марса до пояса астероидов... и предположить, что наш термоядерный двигатель из Википедии можно немного модернизировать...

Так что ответ таков: может быть, не совсем так, как в The Expanse . Но если мы заработаем какой-либо тип термоядерного двигателя, мы будем использовать маневры, гораздо более близкие к путешествию по пространству, чем к нашим нынешним передачам Хохмана в режиме «экономии топлива».

Я начну с упоминания времени и ускорения, указанных в книгах для этой серии. Утверждается, что этот ледоход способен к непрерывному ускорению 1/3 G, и на самом деле возможно гораздо более высокое ускорение (упоминается при попытке уйти от приближающихся ракет, но цифры не приводятся). Также утверждается, что судно совершает 2 рейса туда и обратно в год.

Учитывая, что используется относительно высокое постоянное ускорение, эллиптическая орбита не является хорошей моделью для этого путешествия.

Я не знаю, как моделировать орбиты с непрерывным ускорением, поэтому я вернусь к прямолинейному движению, просто чтобы продемонстрировать, что делает возможным 1/3G.

Церера и Сатурн имеют радиусы орбит 445 410 000 км и 1509 Гм (согласно Википедии), что дает 1954 Гм друг от друга на самом дальнем расстоянии. Предполагая, что первую половину пути корабль ускоряется со скоростью 1/3G, а затем переворачивается, чтобы применить такое же ускорение в обратном направлении, мы получаем время в пути по прямой 25,4 дня по следующему методу:

t=sqrt(2x/a), где x равно 977Gm, а a равно 9,8/3.

t = 1093767 секунд, что составляет 12,7 дня для половины пути в один конец.

Мы должны снова удвоить это время, чтобы получить 51 день пути туда и обратно, что достаточно мало, чтобы выполнить требование авторов о 2 поездках туда и обратно в год.

Рассчитанное время в пути позволяет нам сравнить это с существующим временем морских перевозок, например, от 2 недель до 1 месяца для пересечения Тихого океана, как указано на следующем сайте: https://www.reference.com/business-finance/long-cargo- Корабль-Китай-Соединенные Штаты-b7c6214e137c2e0a

Если время в пути можно сравнить с существующим временем в пути грузового судна, то можно также сравнить и связанные с этим вопросы карьеры. Только в 2 раза дольше туда и обратно, я думаю их можно сравнивать.

Кто оплачивает медицинскую помощь в море при работе на грузовом судне? Что произойдет, если я уволюсь с работы во время путешествия? Должен ли мой работодатель высадить меня в том же порту, в котором меня забрали? Вопросы мятежа и дисциплины? Любые другие соображения?

Я знаю о ряде проблем с моим ответом, таких как траектория движения, проходящая через солнце, неспособность сопоставить начальную или конечную орбитальные скорости и общее игнорирование орбитальной механики в орбитальной задаче. Но эти пронумерованные были предназначены только для того, чтобы дать порядок для обсуждения влияния путешествия на выбор карьеры.

http://expanse.wikia.com/wiki/Эпштейн_Драйв

Подробнее об этих двигателях читайте в этой статье.

 Thrust: 1,000,000 N
Specific Impulse (Isp): 1,100,000 seconds
Exhaust Velocity (Vex): 11,000,000 m/second (~3.7% of light speed)
Mass Flow (mdot): 0.09 kg/second
Thrust Power: 5,500,000 MWatt
Engine's Thrust to Weight Ratio: ~140
Propellant mass fraction (yacht's mass fueled / mass empty): ~4