Nove unità spaziali - sogni è realità
Un drive "flashlight", un "hyperdrive", chjamatu ancu "warp" dopu à a serie TV Star Trek, hè fantascienza, nò ? Ci hè forse, ma a NASA ci travaglia in ogni modu. Ricertamenti ci sò stati rapporti di un studiu di l'agenzia interna nantu à a fattibilità di utilizà stu tipu di trasmissione. Allora chì hè u veru affare cù queste unità alternative di u futuru?
Per principià, deve esse clarificatu chì a NASA ùn custruisce micca un mutore chì righjunghji è. In questu studiu, u fisicu di propulsione sperimentatu Dr Harold White di l'Istitutu Spaziale Infinitu prova di risolve u paradossu seriu di ciò chì hè forse u mudellu teoricu più famosu per u viaghju più veloce di a luce, cunnisciutu ancu Alcubier Drive (1).
1. Visualizazione di u pliu spaziu-tempu intornu à a nave warp - Alcubierre
U mudellu, prima prupostu da u fisicu teoricu Miguel Alcubierre, hè cunsistenti A teoria di Einstein. Questu travaglia in modu simili à u famosu truccu di tovaglia è piatti. U KA hè nantu à a tovaglia di u spaziu-tempu, l'attuatore tira vigorosamente a tela di a tovaglia sottu à sè stessu, è u KA in un battitu d'ochju si trova in un novu postu in relazione à u tela. Alcubière hà descrittu u spaziu-tempu cum'è espansione da una parte di a nave è cuntrazione da l'altru, grazia in parte à l'usu di l'energia negativa. Hè suppostu di creà una certa sacchetta in u spaziu-tempu, in quale a nave spaziale pò operà fora di i limiti di a fisica cunnisciuta da noi. U cuncettu di energia negativa hè esoticu, ma.
U prublema ùn hè micca solu in l'energia negativa, ma ancu in u fattu chì a direzzione di u muvimentu di a nave spaziale in questu mudellu hè arbitraria quandu si usa u dispusitivu di propulsione, ùn pò micca esse cuntrullata. Hè quì chì u citatu Dr White vene in, prupone un paradigma diversu. Invece di nave spaziale stazionaria attivendu u mutore Alcubierre da una pusizioni fermata, u circadoru prupone "una nave spaziale chì parte da a Terra è stabilisce a vitezza iniziale di a luce, è poi inizia un campu di warp". "U momentum di u campu agisce nantu à a velocità iniziale cum'è un fattore scalare, risultatu in una velocità apparente assai più altu", hà scrittu White. Cusì, a direzzione di u volu serà determinata prima di u "saltu iperspaziale". In u so ragiunamentu, prupone ancu un metudu per riduce a necessità di energia.
White finisce u so argumentu suggerendu chì Alcubière Drive Puderia inizialmente esse aduprata internamente senza esse ghjittatu in spazii interstellari largu. Ancu in queste scale più chjuche, saria digià qualcosa. À u mumentu ci vole circa trè ghjorni per ghjunghje à a Luna è in a megliu cunfigurazione circa 6-8 mesi à Mars. Questu hè ciò chì avemu da i sistemi di propulsione basati nantu à mischjà l'idrogenu liquidu cù l'ossigenu è brusgiate in cohete. Per alcuni, ciò chì avemu aduprà avà ùn hè micca un drive, ma ancu una crutch. Da quì a ricerca di alternative.
Una pagaia per alluntanassi da l'universu
L'altru cercatore hè un prufissore di fisica in pensione di 80 anni. Jim Woodwardchì hà avutu l'idea di utilizà u principiu di Mach per propulsà navi spaziali. Tutta a materia in l'Universu hè strettamente cunnessu, è a massa di un corpu ùn hè micca a so caratteristica interna, ma una cunsequenza di e so altre parti. Sicondu u principiu di Mach, l'inerzia di a materia (resistenza à l'accelerazione) ùn seguita micca da e proprietà internu di a materia, ma hè una misura di a so interazzione cù l'universu sanu. Inerzia succede solu perchè ci hè una certa materia lasciata in l'universu. Stu principiu hè statu formulatu cum'è una ipotesi da u fisicu è filòsufu austriacu di u XNUMXu seculu. Ernst Mach. Questa era una di l'inspirazioni d'Albert Einstein per a so teoria generale di a relatività (GRT), ma hà finitu per cuntradisce.
Forester crea un minore per a NASA sistemi di propulsione prototipu (2) chì ellu stessu chjama MEGA Drive. Ùn anu micca bisognu di carburante, solu un fornimentu constante di elettricità. A cosa più impurtante in questu layout dischi piezoelettricichì simultaneously canciari i so stati di massa è energia sottu l'azzione di l'energia furnita, chì provoca accelerazione. Hè basatu annantu à l'accelerazione lenta, ma per un periudu assai longu. Una nave spaziale alimentata da MEGA puderia eventualmente ghjunghje vicinu à a velocità di a luce cù un fornimentu stabile di elettricità da un reattore nucleare à bordu per parechji decennii, Woodward hà dettu.
2. Unu di i prototipi MEGA Drive
A so squadra usa in prototipi una pila di cristalli piezoelettrici cù elettrodi inseriti trà elli, chì facenu cum'è cundensatore. Quandu una tensione hè appiicata à a pila trà l'elettrodi in u materiale piezoelettricu, un campu elettricu alternante hè generatu. Questu causa un cambiamentu di densità di energia, fluttuazioni in energia. Cristalli piezoelectrici sò dispusitivi electromechanical, chì significa chì quandu un voltage hè appiicata, si allargamentu meccanica è cuntrazzioni sicondu u signu di a tensione. Sicondu Woodward, questu causa una accelerazione per via di cambiamenti in e dimensioni di a pila per effetti elettromeccanici, mentre chì à u stessu tempu pruvucanu l'accelerazione necessaria in u locu di u dispusitivu situatu in un grande. campu gravitazionale. U truccu quì, i circadori dicenu, hè di ottene e vibrazioni di l'energia è e vibrazioni meccaniche per esse sincronizate currettamente, chì esige l'usu di duie frequenze, a prima è a seconda armonica, è questa seconda armonica deve creà una sequenza.
In testi spirimintali, sicondu a publicazione, u prototipu hà sappiutu di creà 20 micronewtons di spinta. Micca assai, cusì i scientisti parranu di utilizà parechji di sti "motori" nantu à una nave.
U travagliu di Woodward nantu à u so MEGA drive dura da più di trent'anni. In 2017, hà ricevutu finanziamentu da u prugramma Innovative Advanced Concepts di a NASA. Una volta finanziatu, Woodward è i so cumpagni anu ancu sviluppatu cuncettu di nave spaziale aperta chjamatu SSI lambdachì cuntene un array di centinaie di dischi MEGA. Più recentemente, l'ultimu prototipu di trasmissione di MEGA hà pruduttu significativamente più spinta chè tutti i so prototipi precedenti. Avà ci sò piani di mandà un prototipu in orbita.
Tuttavia, altri circadori sò scettichi nantu à stu prughjettu. Mike McDonald, un ingegnere aeronauticu in u Laboratoriu di Ricerca Navale in Maryland, hà dettu à a rivista Wired chì e probabilità di travaglià sò slim.
Ionica è nucleoli
Mach driveinduve a squadra di prufessore. Woodward si riferisce à prughjetti non standard è hè sempre cunsideratu esoticu. Ci sò altre idee più "mainstream" per l'accelerazione lenta. nave spaziale per alta velocità. Prima, accumulatori di ioni (3). Una seria di tali sistemi hè troppu chjuca per superà u campu gravitazionale di a Terra, vale à dì per piglià. In ogni casu, in u spaziu, u mutore di ioni pò ghjunghje à velocità chì nisun cohettu chimicu pò ottene. razzi chimichi pò ghjunghje sin'à un massimu di 64 km/h. I propulsori di ioni sò stimati per propulsà e navi finu à cinque volte a so velocità. Inoltre, i motori ioni anu una efficienza di carburante di 000 per centu, mentre chì i cohetti chimichi sò solu 90 per centu.
3. Satellite cù mutore di ioni
Impulsori di ioni sò stati usati in missioni NASA per anni, incl. AT Spaziu prufondu 1, vale à dì in u studiu di l'asteroide 9969 Braille è di a cometa Borelli, in a missione Dawn chì ghjunse à Vesta è Ceres. I propulsori di ioni sò potenzialmente promettenti per u viaghju interstellare, ma anu ancu limitazioni. I propulsori di ioni necessitanu l'electricità. I celi solari ponu esse aduprati solu in questu rispettu in i parti più vicini di u sistema solare. Per più spedizioni, sò necessarie altre fonti, i più cumuni sò i reattori nucleari.
È cusì avemu avutu mutore nuclearichì hè assai più putente chè tubi di ioni alternativa à i razzi chimichi in u spaziu. Ancu s'ellu in u sensu strettu, una idea cum'è, per esempiu, propulsione nucleare termale (NTP) hè sempre una sustanza chimica simile à l'idrogenu liquidu. L'energia di fissione prodotta in u reattore hà riscaldatu u carburante à una forma gasosa è hè stata espulsa da una bocchetta simile à i razzi tradiziunali. Tali unità permettenu di ottene u duppiu di spinta. E questu significa chì u tempu di viaghju serà a mità, chì, probabilmente, nimu ùn trascurarà.
Di sicuru, se a velocità è u tempu ùn sò micca un prublema, chì pò esse u casu in u futuru in u turismu o ancu in a recreazione spaziale, allora duvemu cunsiderà suluzioni di propulsione alternative cum'è vele solari. Ricertamenti, un tali schema hè chjamatu Lightsail 2 (4) hè statu pruvatu in orbita da una urganizazione chjamata Società Planetaria. Ellu dice chì e prove sò ispiranti.
Allora chì sà s'ellu ùn hè micca unu di i modi viable per certi viaghju spaziale. U ventu solare, à u cuntrariu di l'energia negativa o di u principiu di Mach, hè qualcosa stallatu in l'esistenza è in l'azzione, chì hè per quessa chì e vele cosmiche parenu più reali di i sogni di "superluminosità".
