Будут ли когда-нибудь в наших гаражах стоять космические корабли?

В корабле Хана и других кораблях, которые вы видите в «Звездных войнах», есть много вещей, которые чрезвычайно привлекательны. Например, истребитель Люка X-Wing достаточно мал, чтобы его можно было представить в гараже, но у него на борту достаточно топлива и припасов (например, кислорода), чтобы преодолевать расстояния во многие световые годы. У всех кораблей есть:

1. Невероятно мощные и эффективные двигатели, потребляющие очень мало топлива.
2. Чрезвычайно эффективные системы искусственной гравитации
3. Не менее эффективные системы инерционного демпфирования, позволяющие кораблю разгоняться от нуля до миллиона миль в час всего за несколько секунд, не раздавливая корабль в блин.
4. Способность путешествовать быстрее скорости света.

Сегодня никто не имеет ни малейшего представления о том, как выполнить пункты со 2 по 4 в этом списке, поэтому давайте проигнорируем их и сосредоточимся только на двигателях. Будет ли у вас когда-нибудь машина размером с автомобиль, которая сможет летать на Луну?

Ракеты «Сатурн-5», которые отправили американских астронавтов на Луну, демонстрируют современное состояние технологий. Saturn V — это химическая ракета. Он был 363 фута (110 метров) в высоту и весил 3000 тонн (2727000 кг). Это вряд ли то, что поместится в вашем гараже! Кроме того, обычному человеку было бы трудно себе это позволить. Или заправить его — в нем было более 5 миллионов фунтов (2 272 000 кг) топлива!

Чтобы взлететь на Луну из своего гаража, вам нужно топливо с гораздо более высокой плотностью энергии. Например, в книге «Как работает ядерное излучение» обсуждается тот факт, что фунт высокообогащенного урана содержит достаточно энергии, чтобы равняться примерно 1 000 000 галлонов (4 млн литров или около того) бензина. Другими словами, примерно вся энергия, хранящаяся в ракете «Сатурн-5», может поместиться в фунт или два (килограмм) обогащенного урана (при условии, что у вас есть эффективный способ контролируемого извлечения энергии). Другие способы эффективного создания энергии включают ядерный синтез и аннигиляцию материи и антиматерии.

Однако сегодняшняя проблема с ракетными двигателями заключается в том, что они по необходимости являются реактивными двигателями. . Единственный известный нам в настоящее время способ запустить космический корабль в космос — это выбросить что-то из задней части космического корабля и воспользоваться равной и противоположной реакцией. В статье под названием «Как работают ракетные двигатели» это подробно описано. Химическая ракета сжигает топливо, чтобы ускорить его, а затем выбрасывает вес топлива из задней части ракеты со скоростью примерно 6 000 миль в час (10 000 км в час). Затем космический корабль извлекает выгоду из равной и противоположной реакции и движется вперед.

Из-за этой зависимости от реактивных двигателей вы должны нести на своем космическом корабле больше, чем просто «энергию». Вы также должны нести что-то, чтобы выбросить из своего космического корабля, чтобы двигаться вперед. Эта масса может быть в твердом, жидком или газообразном состоянии. Ионные двигатели, например, ионизируют что-то вроде ксенона и разгоняют ионизированные атомы в электрическом поле. Атомы движутся намного быстрее, когда они выходят из задней части ионного двигателя, поэтому вы получаете больше поступательного движения на каждый брошенный атом. Но вам все равно придется бросить много атомов, чтобы добраться куда угодно. Разбрасывая атомы со скоростью, приближающейся к разумной доле скорости света, вы получаете максимальное движение на атом. Тем не менее, вам все еще нужно нести достаточную массу, чтобы разогнать корабль, а затем снова остановиться, как только вы доберетесь до Луны. При использовании современных технологий это очень много.

Из этого обсуждения вы можете видеть, что вашему личному космическому кораблю нужна очень экзотическая система производства энергии (использующая ядерное деление, ядерный синтез или антивещество), и вы должны нести массу, которая будет выброшена из корабля для создания движения. Эта масса будет значительной при использовании современных технологий. Последняя проблема связана с производством тепла. Ядерное деление и синтез производят много тепла, которое вам нужно будет куда-то сбрасывать. Выбрасывать тепло в космос сложно, потому что космический вакуум делает его самым большим в мире термосом. Размер тепловых радиаторов не позволит вашему личному космическому кораблю поместиться в гараже.

Так что это не выглядит хорошо прямо сейчас. Если кто-то не изобретет что-то вроде дешёвой антигравитационной машины или способа искривления пространства-времени, мы не будем летать на Луну на своих машинах в ближайшем будущем...

Вот несколько интересных ссылок:

• НАСА:ученые проводят исследования с использованием антивещества и термоядерного синтеза
• Тепловой ядерный двигатель
• Космические путешествия
• Системы запуска и движения
• Основы ядерного синтеза