Tähtienvälinen matkustus

Raketti conceptsEdit

Kaikki raketti käsitteitä ovat rajalliset raketti yhtälö, joka asettaa ominaisuus velocity saatavilla funktiona pakokaasun nopeuden ja massan suhde, suhde alkuperäisen (M0, mukaan lukien polttoaine) ja lopullinen (M1, polttoaineen köyhdytettyä) massa.

Erittäin korkea erityinen voima, suhde työntövoima yhteensä ajoneuvon massa, on tarpeen päästä tähtienvälinen kuluessa tavoitteet sub-luvulla aika-kehyksiä. Osa lämmönsiirrosta on väistämätöntä ja valtava lämmityskuorma on hoidettava asianmukaisesti.,

Siten tähtienvälinen raketti käsitteet kaikki tekniikat, avain engineering ongelma (harvoin nimenomaisesti keskusteltu) rajoittaa lämmönsiirto pakokaasujen stream takaisin autoon.

Ionimoottorimedit

eräänlainen sähkövoima, avaruusalukset kuten Dawn käyttävät ionimoottoria. Vuonna ioni moottori, sähkö käytetään luoda varautuneita hiukkasia ponneaine, yleensä kaasu-xenon, ja nopeuttaa niitä erittäin korkeat nopeudet., Pakokaasujen virtausnopeus tavanomaisten raketteja on rajoitettu kemiallinen energia varastoidaan polttoaine on molekyylisidokset, joka rajoittaa työntövoiman noin 5 km/s. Ne tuottavat suuri työntövoima (noin 10⁶ N), mutta niillä on alhainen erityisiä impulssi, ja tämä rajoittaa niiden huippunopeus. Sen sijaan, ioni-moottoreissa on alhainen voima, mutta huippunopeus periaatteessa on rajoitettu vain sähköä saatavilla avaruusalus ja kaasun ioneja on nopeutettu. Varattujen hiukkasten pakokaasunopeus vaihtelee 15 kilometristä 35 kilometriin sekunnissa.,

ydinfissio poweredEdit

Fissio-electricEdit

Ydin -, sähkö-tai plasma-moottorit, jotka toimivat pitkiä aikoja alhaisissa työntövoima ja powered by fissio reaktori, on mahdollista saavuttaa jopa paljon suurempi kuin kemiallisesti powered ajoneuvoja tai ydin -, lämpö-raketteja. Tällaisilla ajoneuvoilla on todennäköisesti mahdollisuus käyttää aurinkokunnan etsintään kohtuullisia matka-aikoja kuluvan vuosisadan aikana. Matalatyöntövoimansa vuoksi ne rajoittuisivat planeetan ulkopuoliseen, syväavaruusoperaatioon., Sähkökäyttöinen avaruusaluksen työntövoiman powered by portable power-lähde, sanoa ydinreaktoria, jotka tuottavat vain pieniä kiihdytyksiä, veisi vuosisatoja päästä esimerkiksi 15%, nopeus, valo, siten sovellu tähtienvälisen lennon aikana yhden ihmisen elinaikana.

Fissio-fragmentEdit

Fissio-fragmentti rockets käytön ydinfission luoda nopea suihkukoneita fissiofragmentit, jotka ovat ulos nopeudella, joka on enintään 12 000 km/s (7,500 mi/s). Fissiolla energiantuotanto on noin 0.,1% yhteensä massa-energia-reaktorin polttoainetta ja rajoittaa tehokasta pakokaasujen nopeus on noin 5 prosenttia valon nopeus. Suurin nopeus, reaktio massa olisi optimaalisesti koostuvat fissiotuotteet, ”tuhka” ensisijainen energian lähde, joten mitään ylimääräistä reaktio massa täytyy olla bookkept massa-suhde.

Ydinvoima pulseEdit

työn pohjalta vuonna 1950-luvun 1960-luvun alussa, se on ollut teknisesti mahdollista rakentaa avaruusaluksia ydinvoiman pulssi moottorit, eli ajaa useita ydinräjäytysten. Tämä propulsiojärjestelmä sisältää mahdollisuuden hyvin korkeaan ominaisimpulssiin (avaruusmatkailun polttoainetaloutta vastaava) ja korkeaan ominaisvoimaan.

Projektin Orion tiimin jäsen Freeman Dyson ehdotti vuonna 1968 tähtienvälinen avaruusalus käyttämällä ydinvoiman pulssi käyttövoima, että käytetään puhdasta deuterium fusion räjäytysten kanssa erittäin korkea polttoaineen-palamilla murto-osa., Hän computed pakokaasujen nopeus 15000 km/s ja 100 000 tonnin tilaa ajoneuvo voi saavuttaa 20 000 km/s delta-v mahdollistaa lento-aika Alpha Centauri 130 vuotta. Myöhemmin tutkimukset osoittavat, että alkuun risteily nopeudella, että voidaan teoriassa saavuttaa Teller-Ulam thermonuclear yksikkö powered Orion avaruusalus, olettaen, ettei polttoaine on tallennettu hidastaa takaisin alas, on noin 8% 10% valon nopeus (0.08-0.1 c). Atomic (fission) Orion voi saavuttaa ehkä 3% -5% valon nopeudesta., Ydinvoima pulssi ajaa avaruusalus powered by fusion-antimateria katalysoivat ydinvoiman pulssi käyttövoima yksikköä olisi vastaavasti 10% välillä ja puhdas materia-antimateria tuhoaminen rockets olisi teoriassa mahdollista saavuttaa nopeuden välillä 50%: sta 80% valon nopeus. Kussakin tapauksessa polttoaineen säästäminen hidastamiseen puolittaa maksiminopeuden. Käsite käyttäen magneettinen purjehtia hidastaa avaruusalus, koska se lähestyy sen kohde on keskusteltu vaihtoehtona käyttää polttoainetta, tämä mahdollistaisi aluksen matkustaa lähellä suurin teoreettinen nopeus., Vaihtoehtoisia malleja hyödyntäen vastaavia periaatteita ovat Hankkeen Hurjapäät, Hankkeen Daedalus, ja Mini-Mag Orion. Periaatteen ulkoista ydinvoiman pulssi käyttövoima maksimoida hengissä teho on pysynyt yleisiä vakavia käsitteitä tähtienvälinen lento ilman ulkoista voimaa säteilevä ja erittäin korkean suorituskyvyn planeettojen välinen lento.,

Vuonna 1970 Ydinaseiden Pulssi Käyttövoima käsite edelleen tarkennettiin Projektin Daedalus käyttämällä ulkoisesti laukaisi inertiaalikoossapitoa fuusio, tässä tapauksessa tuottaa fusion räjähdyksiä kautta puristamalla fusion polttoaineen pelletit korkea-powered elektronisäteen. Koska sitten, laserit, ioni-palkit, neutraali hiukkanen palkit ja hyper-kineettiset ammukset on ehdotettu, että ydinvoima tuottaa pulsseja käyttövoima tarkoituksiin.,

nykyinen este kehittäminen ydinvoima-räjähdys-powered avaruusalus on vuoden 1963 Osittaisen ydinkoekieltosopimuksen, joka sisältää kiellon räjähdykseen mitään ydinaseita (edes ei-ase-pohjainen) avaruudessa. Tämä sopimus olisi sen vuoksi on neuvoteltava uudelleen, vaikka hankkeen laajuus tähtienvälinen tehtävä käyttäen tällä hetkellä ennakoitavissa tekniikka olisi todennäköisesti vaativat kansainvälistä yhteistyötä vähintään mittakaavassa International Space Station.,

Toinen asia harkita, olisi g-voimat luovuttaa nopeasti kiihtyi avaruusalus, lastin ja matkustajien sisällä (ks Inertia negaatio).

ydinfuusion rocketsEdit

Fusion raketti aluksia, powered by nuclear fusion reaktioita, olisi mahdollisesti voi saavuttaa nopeudet ovat luokkaa 10% valon, joka perustuu energian näkökohtia yksin. Teoriassa suuri määrä vaiheita voisi työntää autoa mielivaltaisesti lähelle valonnopeutta. Nämä olisi ”polttaa”, kuten valo elementti polttoaineiden, kuten deuterium, tritium, 3He, 11B, ja 7Li. Koska fuusio saadaan noin 0.,3-0.9% massa ydinpolttoaineen vapautuu energiaa, se on energeettisesti edullisempi kuin fissio, joka vapauttaa <0,1% polttoaineen massa-energiaa. Suurin pakokaasun nopeudet mahdollisesti energeettisesti käytettävissä ovat vastaavasti suuremmat kuin fissio, tyypillisesti 4-10% c. Kuitenkin, kaikkein helposti saavutettavissa fusion reaktioita vapauttaa suuri osa niiden energiaa kuin korkean energian neutroneja, jotka ovat merkittävä lähde energian menetys., Näin ollen, vaikka nämä käsitteet näyttävät tarjoavan parhaat (lähin aikavälin) mahdollisuuksia matkustaa lähimpään tähdet sisällä (pitkä) ihmisen eliniän, he silti liity massiivinen teknologian ja tekniikan ongelmia, jotka voivat osoittautua hankala vuosikymmeniä tai vuosisatoja.

Varhainen tutkimukset ovat Daedalus-Projekti, suoritetaan Britannian Planeettojen Yhteiskunnan 1973-1978, ja Hankkeen Hurjapäät, opiskelija hanke sponsoroida NASA ja US Naval Academy, valmistui vuonna 1988., Toinen melko yksityiskohtainen ajoneuvon järjestelmän, ”Discovery II”, suunniteltu ja optimoitu miehistöä Solar System exploration, joka perustuu D3He reaktio, mutta käyttää vedyn reaktio massa, on kuvattu joukkue NASA Glenn Research Center. Se saavutetaan ominaisuus nopeudet >300 m/s ja kiihtyvyys ~1.7•10-3 g, aluksen alkuperäisestä massasta noin 1700 tonnia ja hyötykuorma murto-osa, yli 10%., Vaikka nämä ovat vielä kaukana vaatimukset tähtienvälinen matkustaa ihmisen aikataulut, tutkimus näyttää edustavan kohtuullisen benchmark kohti, mitä voi olla helposti lähestyttävissä sisällä useita vuosikymmeniä, mikä ei ole mahdottoman kuin nykyinen state-of-the-art. Perustuu käsite on 2.2% palamilla murto-osa, se voi saavuttaa puhdasta fusion tuotteen pakokaasujen nopeus ~3000 km/s.

Antimateria rocketsEdit

antimateria raketti olisi paljon suurempi energiatiheys ja ominaisimpulssi kuin muut ehdotetun luokan raketti. Jos energian resursseja ja tehokkaan tuotannon menetelmät on todettu antimateriaa vaaditut määrät ja tallentaa sen turvallisesti, se olisi teoreettisesti mahdollista saavuttaa jopa useita kymmeniä prosentteja, että valoa., Onko antimateria käyttövoima voisi johtaa suuremmilla nopeuksilla (>90%, että valo), jolla relativistinen aika dilation olisi tullut selvemmin, jolloin ajan kulua hitaammin matkailijoille havaitsemaa ulkopuolinen tarkkailija, on kyseenalainen, koska suuri määrä antimateriaa, että olisi tarpeen.

Spekuloiden, että antimaterian tuotannon ja varastoinnin pitäisi olla mahdollista, on harkittava kahta muuta kysymystä., Ensinnäkin, tuho antimateria, paljon energiaa menetetään, kun korkean energian gammasäteilyä, ja erityisesti myös neutriinot, niin että vain noin 40% mc2 olisi todella käytettävissä, jos antimateria olivat yksinkertaisesti saa tuhota osaksi säteilyn termisesti. Silti propulsioon käytettävissä oleva energia olisi huomattavasti suurempi kuin ydinfuusion noin 1% mc2: n tuotosta, joka on seuraavaksi paras kilpaileva ehdokas.

Toiseksi, lämmönsiirto pakokaasujen ajoneuvon todennäköistä, siirtää valtavasti hukkaan energiaa aluksen (esimerkiksi 0,1 g aluksen kiihtyvyys, lähes 0.,3 biljoonaa wattia per tonni aluksen massaa), ottaen huomioon suuren osan energiasta, joka menee Läpitunkeva gammasäteitä. Vaikka oletettaisiin, suojaus oli tarkoitettu suojelemaan hyötykuorma (ja matkustajille ajoneuvon miehistöä), osa energiasta väistämättä lämpöä ajoneuvon, ja voi siten todistaa rajoittava tekijä, jos se on hyödyllistä kiihtyvyydet voidaan saavuttaa.,

viime aikoina, Friedwardt Winterberg ehdotti, että materia-antimateria-GeV gamma ray laser photon raketti on mahdollista relativistinen protoni-antiproton hyppysellinen vastuuvapauden, missä rekyyli lasersäde lähetetään Mössbauer vaikutus avaruusalus.

Rockets ulkoisen energian sourceEdit

Rockets johtuvat niiden teho ulkoisista lähteistä, kuten laser voisi korvata niiden sisäinen energialähde, energian kerääjä, mahdollisesti vähentää massa aluksen suuresti ja mahdollistaa paljon suuremmat ajonopeudet. Geoffrey A., Landis on ehdottanut tähtienvälistä luotainta, jonka energiaa toimittaa tukiaseman ulkopuolinen laser, joka käynnistää Ionipotkurin.

Ei-raketti conceptsEdit

ongelma kaikki perinteiset raketteihin menetelmiä on, että avaruusalus olisi tarvetta kuljettaa sen polttoaineen kanssa, jolloin se on erittäin massiivinen, mukaisesti raketti yhtälö. Useita käsitteitä, yrittää paeta tätä ongelmaa:

RF kaikuva onkalo thrusterEdit

radiotaajuus – (RF) kaikuva onkalo moottori on laite, joka on väittänyt olevan avaruusaluksen työntövoiman., Vuonna 2016 Nasan Advanced Propulsion Physics Laboratory kertoi havainneensa yhdestä tällaisesta testistä pienen näennäisen työntövoiman, joka ei sittemmin toistunut. Yksi malleista on nimeltään EMDrive. Joulukuussa 2002 Satellite Propulsion Research Oy kuvasi toimivan prototyypin, jonka väitetty kokonaistyövoima oli noin 0,02 newtonia ja jonka voimanlähteenä oli 850 W ontelomagnetroni. Laite ehti toimia vain muutamia kymmeniä sekunteja ennen magnetronin pettämistä ylikuumenemisen vuoksi. Emdriven uusimmassa testissä todettiin, että se ei toimi.,

Kierteiset engineEdit

Ehdotti vuonna 2019 NASA tiedemies Tohtori David Burns, kierrejouset moottori käsite olisi käyttää hiukkasen kiihdytin nopeuttaa hiukkasia lähes valon nopeudella. Koska tällaisilla nopeuksilla liikkuvat hiukkaset saavat enemmän massaa, uskotaan, että tämä massamuutos voisi aiheuttaa kiihtyvyyttä. Burnsin mukaan avaruusalus voisi teoriassa saavuttaa 99 prosentin valonnopeuden.

tähtienvälinen ramjetsEdit

vuonna 1960 Robert W., Bussard ehdotti Bussard patoputki, fuusio raketti, jossa valtava kauha olisi kerätä hajanainen vety tähtienvälisen avaruuden, ”polttaa” se lennossa käyttäen protoni–protoni-ketju reaktio, ja karkottaa se pois takaisin. Myöhemmin laskelmia tarkempia arvioita viittaavat siihen, että työntövoima syntyy olisi vähemmän kuin vetää aiheuttamaa mahdollista, pyöreä muotoilu. Mutta ajatus on houkutteleva, koska polttoainetta olisi kerättävä matkalla (suhteessa käsite korjuu), joten veneet voisi teoriassa kiihdyttää lähelle valon nopeutta., Rajoitus johtuu siitä, että reaktio voi vain nopeuttaa ponneaine 0,12 c. Näin vetää kiinni tähtienvälinen pöly ja työntövoima kiihtyvä, että sama pöly 0,12 c olisi sama, kun nopeus on 0.12 c, estää entisestään kiihtyvyys.

Loisti propulsionEdit

kevyt purje-tai magneettinen purje-powered by massiivinen laser-tai hiukkaskiihdytin kotona tähden järjestelmä voisi mahdollisesti saavuttaa jopa suurempi nopeuksilla kuin raketti – tai pulssi käyttövoima menetelmiä, koska sen ei tarvitse kantaa oma reaktio massa ja näin ollen olisi vain täytyy nopeuttaa aluksen hyötykuormaa. Robert L. Forward ehdotettu keino hidastaa tähtienvälinen kevyt purje 30 km kohde-tähden järjestelmä ilman laser array olla läsnä järjestelmässä., Tässä järjestelmässä, toissijainen purjehtia 100 km on sijoitettu taka-avaruusalus, ottaa huomioon, että suuri ensisijainen purje on irrottaa alus jatkaa eteenpäin omasta. Valo heijastuu suuri ensisijainen purjehtia toisen purje, joka on tottunut hidastaa toissijainen purje ja avaruusalus hyötykuorma. Vuonna 2002, Geoffrey A. Landis NASAN Glen tutkimuskeskus ehdotti myös laser-powered, käyttövoima -, purje laiva, joka olisi isäntä timantti purje (muutaman nanometriä paksu) virtansa aurinkoenergian käyttö., Tällä ehdotuksella tämä tähtienvälinen alus voisi teoriassa saavuttaa 10 prosentin valonnopeuden. Se on myös ehdotettu käyttää loisti-powered käyttövoima nopeuttaa avaruusalus, ja sähkömagneettinen käyttövoima hidastuu sitä; näin ollen poistamaan ongelma, että Bussard patoputki on kanssa vetää tuotettu kiihdytyksen aikana.,

magneettinen purje voi myös hidastaa määränpäähänsä ilman, riippuen kuljettaa polttoaineen tai kaukovalon kohde-järjestelmä, vuorovaikutuksessa plasma löydy aurinko laskee kohde-tähti ja tähtienvälinen aine.

seuraavassa taulukossa luetellaan joitakin esimerkki käsitteitä käyttäen laser loisti käyttövoima ehdottama fyysikko Robert L. Forward:

Tähtienvälinen matkustaa catalog käyttää photogravitational auttaa koko stopEdit

seuraava taulukko perustuu työn Heller, Hippke ja Kervella.,

• Peräkkäistä syöttöä at α Cen A ja B voi sallia matka-ajat 75 v sekä tähdet.
• Valopurjeen nimellinen massa-pinta-suhde (σnom) on 8,6×10-4 gramman m−2 nimelliselle grafeeniluokan purjeelle.
• Alueen Lightsail, noin 105 m2 = (316 m)2
• Nopeus jopa 37,300 m s−1 (12.5% c)

Pre-nopeutettu fuelEdit

Saavuttaa start-stop-tähtienvälinen matka kertaa pienempi kuin ihmisen elinikä edellyttää massa-suhde välillä 1 000 ja 1 000 000 dollarin, jopa lähempänä tähtiä. Tämä voitaisiin toteuttaa laajamittaisesti monivaiheisilla ajoneuvoilla., Vaihtoehtoisesti suuri lineaarikiihdyttimet voisi kuljettaa polttoaineen fissio kulkeva tila-ajoneuvoja, välttämään rajoitukset Raketti yhtälö.

Teoreettinen conceptsEdit

Nopeampi-kuin-valo travelEdit

Tutkijat ja kirjoittajat ovat oletetut useita tapoja, joilla se saattaisi olla mahdollista ylittää valon nopeutta, mutta jopa kaikkein vakava-mielinen nämä ovat erittäin spekulatiivisia.

Se on myös kyseenalaista, onko-valoa nopeampi matkustaminen on fyysisesti mahdollista, osittain koska syy koskee: matkustaa nopeammin kuin valo voi tietyissä olosuhteissa sallia matkustaa ajassa taaksepäin yhteydessä erityinen suhteellisuusteoria., Yleisen suhteellisuusteorian puitteissa ehdotetut mekanismit, joiden avulla voidaan matkustaa valoa nopeammin, edellyttävät eksoottisen aineen olemassaoloa, eikä tiedetä, voidaanko sitä tuottaa riittävästi.,

Alcubierre driveEdit

fysiikassa Alcubierre-asema perustuu väite, puitteissa yleisen suhteellisuusteorian ja ilman käyttöön madonreikiä, että se on mahdollista muuttaa aika-avaruus tavalla, joka mahdollistaa avaruusalus matkustaa mielivaltaisesti suuri nopeus paikallinen laajeneminen aika-avaruus takana avaruusalus ja vastakkainen supistuminen edessä. Tämä käsite edellyttäisi kuitenkin, että avaruusalukseen sisällytetään eksoottisen aineen alue eli hypoteettinen käsite negatiivisesta massasta.,

Keinotekoinen musta holeEdit

teoreettinen idea mahdollistaa tähtienvälinen matkustaa kuljettavan avaruusaluksen luomalla keinotekoisen mustan aukon ja käyttämällä parabolinen heijastin heijastaa sen Hawkingin säteily. Vaikka mustan aukon tähtilaiva on nykyisten teknologisten valmiuksien ulkopuolella, se tarjoaa joitakin etuja muihin mahdollisiin menetelmiin verrattuna. Mustan aukon saaminen toimimaan voimanlähteenä ja moottorina vaatii myös tavan muuntaa Hawking-säteily energiaksi ja työntövoimaksi., Yksi mahdollinen menetelmä edellyttää saattamisesta reiän keskipiste parabolinen heijastin on kiinnitetty alukseen, luoda työntövoima eteenpäin. Hieman helpompaa, mutta vähemmän tehokas menetelmä vaatisi yksinkertaisesti absorboivat kaikki gammasäteilyä kohti laivan keulassa työntää sitä eteenpäin, ja anna loput ampua takaisin.

WormholesEdit

Madonreiät ovat conjectural vääristymiä aika-avaruus, että teoreetikot olettamus voisi yhdistää kaksi mielivaltaista pistettä maailmankaikkeudessa, kaikkialla Einsteinin–Rosenin Silta. Ei tiedetä, ovatko madonreiät käytännössä mahdollisia., Vaikka yleisen suhteellisuusteorian Einsteinin yhtälöön on olemassa ratkaisuja, jotka mahdollistavat madonreiät, kaikki nykyisin tunnetut ratkaisut sisältävät jonkin oletuksen, esimerkiksi negatiivisen massan olemassaolon, joka voi olla epäfysikaalista. Kuitenkin, Cramer et al. väittävät, että tällainen madonreikiä voisi on luotu varhaisen maailmankaikkeuden, vakiintunut kosminen jouset. Visser käsittelee madonreikien yleistä teoriaa kirjassa Lorentzian madonreiät.