ดิสก์อวกาศ - ราคาไม่แพงและรวดเร็วมาก

ปัจจุบัน วัตถุที่เร็วที่สุดที่มนุษย์ปล่อยสู่อวกาศคือยานโวเอเจอร์ ซึ่งสามารถเร่งความเร็วได้ถึง 17 กม./วินาที ด้วยการใช้เครื่องยิงแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และเนปจูน ซึ่งช้ากว่าแสงหลายพันเท่า ซึ่งใช้เวลาสี่ปีในการไปถึงดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด

การเปรียบเทียบข้างต้นแสดงให้เห็นว่าเมื่อพูดถึงเทคโนโลยีขับเคลื่อนในการเดินทางในอวกาศ เรายังมีอะไรอีกมากที่ต้องทำหากเราต้องการไปที่อื่นนอกเหนือจากวัตถุที่ใกล้ที่สุดของระบบสุริยะ และการเดินทางที่ดูเหมือนใกล้จะยาวเกินไป กว่า 1500 วันของการบินไปยังดาวอังคารและไปกลับ และถึงแม้จะมีการจัดตำแหน่งดาวเคราะห์ที่ดี ก็ฟังดูไม่ค่อยน่ายินดีนัก

ในการเดินทางไกล นอกจากการขับที่อ่อนเกินไป ยังมีปัญหาอื่นๆ เช่น การจัดหาวัสดุ การสื่อสาร แหล่งพลังงาน แผงโซลาร์จะไม่ชาร์จเมื่อดวงอาทิตย์หรือดาวดวงอื่นอยู่ห่างไกล เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำงานอย่างเต็มประสิทธิภาพในเวลาเพียงไม่กี่ปี

อะไรคือความเป็นไปได้และแนวโน้มในการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อเพิ่มและให้ความเร็วที่สูงขึ้นแก่ยานอวกาศของเรา? ลองดูวิธีแก้ปัญหาที่มีอยู่แล้วและวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ทั้งในทางทฤษฎีและทางวิทยาศาสตร์ แม้ว่าจะยังเป็นเพียงจินตนาการมากกว่าก็ตาม

ปัจจุบัน: จรวดเคมีและไอออน

ปัจจุบัน การขับเคลื่อนด้วยสารเคมียังคงใช้ในปริมาณมาก เช่น จรวดไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจน ความเร็วสูงสุดที่สามารถทำได้คือประมาณ 10 กม. / วินาที หากเราสามารถใช้ประโยชน์จากแรงโน้มถ่วงในระบบสุริยะได้มากที่สุด รวมทั้งดวงอาทิตย์ด้วย ยานที่มีเครื่องยนต์จรวดเคมีสามารถพุ่งไปได้มากกว่า 100 กม./วินาที ความเร็วที่ค่อนข้างต่ำของ Voyager นั้นเกิดจากความจริงที่ว่าเป้าหมายไม่ใช่เพื่อให้ได้ความเร็วสูงสุด นอกจากนี้เขายังไม่ได้ใช้ "เครื่องเผาไหม้หลังการเผาไหม้" กับเครื่องยนต์ระหว่างระบบช่วยแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์

ตัวขับดันไอออนเป็นเครื่องยนต์จรวดซึ่งไอออนเร่งความเร็วอันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นปัจจัยพาหะ มันมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์จรวดเคมีประมาณสิบเท่า งานเกี่ยวกับเครื่องยนต์เริ่มขึ้นในกลางศตวรรษที่ผ่านมา ในเวอร์ชันแรก ไอปรอทถูกใช้สำหรับไดรฟ์ ปัจจุบันมีการใช้ซีนอนก๊าซมีตระกูลกันอย่างแพร่หลาย

พลังงานที่ปล่อยก๊าซออกจากเครื่องยนต์นั้นมาจากแหล่งภายนอก (แผงโซลาร์เซลล์ เครื่องปฏิกรณ์ที่ผลิตกระแสไฟฟ้า) อะตอมของแก๊สกลายเป็นไอออนบวก จากนั้นเร่งความเร็วภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กด้วยความเร็วสูงสุด 36 กม. / วินาที

ความเร็วสูงของปัจจัยที่พุ่งออกมาทำให้เกิดแรงผลักสูงต่อหน่วยมวลของสารที่ขับออกมา อย่างไรก็ตาม เนื่องจากระบบจ่ายพลังงานต่ำ มวลของตัวพาที่พุ่งออกมาจึงมีน้อย ซึ่งช่วยลดแรงขับของจรวด เรือที่ติดตั้งเครื่องยนต์ดังกล่าวจะเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร่งเล็กน้อย

คุณจะพบความต่อเนื่องของบทความ ในนิตยสารฉบับเดือนพฤษภาคม

VASIMR เต็มกำลัง