Impulsni pogon: Svjetlo svjetla u Star Trek-u

Trekkies su pomogle definirati svemir znanstvene fantastike, zajedno s tehnologijom koja Zvjezdane staze serija, knjige i filmovi obećavaju. Jedna od najtraženijih tehnologija s tih revija je warp pogon. Taj se pogonski sustav koristi na svemirskim brodovima mnogih vrsta u Trekiversu da bi se prešao preko njih galaksije u nevjerojatno kratkim vremenima (mjesecima ili godinama u usporedbi sa stoljećima koja bi trajala „samo“ brzina svjetlosti). Međutim, ne postoji uvijek razlog za korištenje warp pogon, i tako, ponekad brodovi u Star Trek-u koristi impuls snage za kretanje brzinom svjetlosti.

Danas istraživačke misije koriste kemijske rakete za putovanje kroz svemir. Međutim, te rakete imaju nekoliko nedostataka. Zahtijevaju ogromne količine pogonskog goriva (goriva) i obično su vrlo velike i teške. Impulsni motori, poput onih za koje je prikazano da postoje na zvjezdačkom brodu Poduzeće, zauzeti malo drugačiji pristup kako bi ubrzali svemirski brod. Umjesto da se kemijskim reakcijama koriste za kretanje kroz svemir, koriste nuklearni reaktor (ili nešto slično) za opskrbu motora električnom energijom.

Ta električna energija navodno pokreće velike elektromagnete koji energiju pohranjuju u poljima da bi pokrenuli brod ili još više vjerojatno, pregrijana plazma koju potom kolimatiraju jaka magnetska polja i ispljune stražnji dio broda da ga ubrza naprijed. Sve zvuči vrlo složeno, i jest. Zapravo je to u mogućnosti, ali ne sa trenutnom tehnologijom.

Učinkovito, impulsni motori predstavljaju iskorak od trenutnih raketa na kemijski pogon. Ne idu brže nego brzina svjetlosti, ali brži su od svega što danas imamo. Vjerojatno je samo pitanje vremena prije nego netko smisli kako ih izraditi i implementirati.

Možemo li jednog dana imati impulse za motore?

Dobra vijest o "jednom danu" je da je osnovna pretpostavka impulsa je znanstveno zvučan. Međutim, postoje nekoliko pitanja koja treba uzeti u obzir. U filmovima, zvjezdani brodovi mogu koristiti svoje impulse da bi ubrzali do značajnog dijela brzine svjetlosti. Da bi se postigla ta brzina, snaga koju generiraju impulsni motori mora biti značajna. To je velika prepreka. Trenutno, čak i uz nuklearnu energiju, čini se malo vjerojatnim da bismo mogli proizvesti dovoljno struje za pogon takvih pogona, posebno za tako velike brodove. Dakle, to je jedan problem koji treba prevladati.

Također, emisije često prikazuju pokretačke motore koji se koriste u planetarnim atmosferama i u maglicama, oblacima plina i prašine. Međutim, svaki se dizajn impulsa nalik impulsu oslanja na njihov rad u vakuumu. Čim bi zvjezdani brod ušao u područje velike gustoće čestica (poput atmosfere ili oblaka plina i prašine), motori bi postali beskorisni. Dakle, ako se nešto ne promijeni (a vi ne promijenite zakone o 'fizici, kapetane!), Impulsni pogoni ostaju u području znanstvene fantastike.

Impulsni pogoni zvuče prilično dobro, zar ne? Pa, postoji nekoliko problema s njihovom uporabom koji su istaknuti u znanstvenoj fantastici. Jedno je vremenska dilatacija: Svaki put kad plovilo kreće relativističkim brzinama, pojavljuju se problemi s vremenskim dilatacijama. Naime, kako vremenska traka ostaje dosljedna kada plovilo putuje pri gotovo brzini? Na žalost, nema načina za to. Zato su impulsni motori u znanstvenoj fantastici često ograničeni na oko 25% brzina svjetlosti gdje bi relativistički efekti bili minimalni.

Drugi je izazov takvim motorima mjesto gdje rade. Najučinkovitije su u vakuumu, ali često ih vidimo u Treku dok ulaze u atmosferu ili prolaze kroz oblake plina i prašine zvane maglice. Motori kako se trenutno zamisli ne bi se dobro snašli u takvim okruženjima, pa je to još jedno pitanje koje bi se trebalo riješiti.

Nisu, međutim, sve izgubljene. Ionski pogoni, koji koriste vrlo slične koncepte za tehnologiju impulsa, koriste se na svemirskim brodovima već godinama. Međutim, zbog svoje velike potrošnje energije, nisu učinkoviti u ubrzavanju plovila vrlo učinkovito. U stvari, ti se motori koriste samo kao primarni pogonski sustavi na međuplanetarnom plovilu. To znači da bi samo sonde koje putuju drugim planetima nosile ionske motore. Na primjer, postoji ionska vožnja na svemirskoj letjelici Dawn, koja je ciljala na patuljasti planet Ceres.

Budući da ionski pogoni trebaju samo malu količinu pogonskog goriva da bi radili, njihovi motori rade kontinuirano. Dakle, iako je kemijska raketa brže u brzini dobivanja broda, brzo mu ponestane goriva. Ne toliko s ionskim pogonom (ili budućim impulsnim pogonima). Pogon s ionima će ubrzati plovilo danima, mjesecima i godinama. Omogućuje svemirskom brodu da postigne veću maksimalnu brzinu, a to je važno za pješačenje po Sunčevom sustavu.

To još uvijek nije impulsni motor. Ionska pogonska tehnologija zasigurno je primjena tehnologije impulzivnog pogona, ali ne uspijeva se prilagoditi lako dostupnim sposobnostima ubrzavanja motora prikazanih u Zvjezdane staze i drugi mediji.

Budući svemirski putnici mogu se koristiti nečim još obećavajućim: tehnologijom plazma pogona. Ovi motori koriste električnu energiju za pregrijavanje plazme, a zatim ga izbacuju sa stražnje strane motora koristeći snažna magnetska polja. Imaju sličnost s ionskim pogonima zato što koriste tako malo pogonskog goriva da su u mogućnosti dugotrajno djelovati, posebno u odnosu na tradicionalne kemijske rakete.

Međutim, oni su mnogo moćniji. Oni bi mogli letjeti letjelicom tako velikom brzinom da bi raketa s pogonom na plazmu (koristeći danas dostupnu tehnologiju) mogla do Marsa doći do broda za nešto više od mjesec dana. Usporedite ovaj podvig s gotovo šest mjeseci koji bi trajao tradicionalno brodski pogon.

Je li Zvjezdane staze razina inženjerstva? Ne baš. Ali to je definitivno korak u pravom smjeru.

Iako možda još nemamo futurističke pogone, oni bi se mogli dogoditi. S daljnjim razvojem, tko zna? Možda će impulsni pogoni poput onih prikazanih u filmovima jednog dana biti stvarnost.

Uredio i ažurirao korisnik Carolyn Collins Petersen.