Impulse Drive: velocità secondaria in Star Trek

I Trekkies hanno contribuito a definire l'universo della fantascienza, insieme alla tecnologia che il Star Trek serie, libri e film promettono. Una delle tecnologie più ricercate da questi spettacoli è la curvatura dell'unità. Quel sistema di propulsione viene utilizzato sulle astronavi di molte specie nel Trekiverse per attraversare galassia in tempi sorprendentemente brevi (mesi o anni rispetto ai secoli che occorrerebbe "semplicemente" la velocità della luce). Tuttavia, non c'è sempre un motivo per usarlo curvatura dell'unitàe così, a volte le navi in ​​Star Trek usa l'impulso potere di andare a velocità sub-leggera.

Oggi, le missioni esplorative utilizzano missili chimici per viaggiare nello spazio. Tuttavia, quei razzi hanno diversi inconvenienti. Richiedono enormi quantità di propellente (carburante) e sono generalmente molto grandi e pesanti. Motori a impulsi, come quelli raffigurati sull'astronave Enterprise, adottare un approccio leggermente diverso per accelerare un veicolo spaziale. Invece di usare reazioni chimiche per muoversi nello spazio, usano un reattore nucleare (o qualcosa di simile) per fornire elettricità ai motori.

Quell'elettricità presumibilmente alimenta i grandi elettromagneti che usano l'energia immagazzinata nei campi per spingere la nave o altro probabilmente, il plasma surriscaldato viene poi collimato da forti campi magnetici e sputa la parte posteriore del velivolo per accelerarlo inoltrare. Sembra tutto molto complesso, e lo è. In realtà è fattibile, ma non con la tecnologia attuale.

In effetti, i motori a impulsi rappresentano un passo avanti rispetto agli attuali missili a propulsione chimica. Non vanno più veloci della velocità della luce, ma sono più veloci di qualsiasi cosa abbiamo oggi. Probabilmente è solo una questione di tempo prima che qualcuno capisca come costruirli e distribuirli.

Potremmo un giorno avere motori a impulsi?

La buona notizia di "un giorno" è la premessa di base di un impulso è scientificamente sano. Tuttavia, ci sono alcuni problemi da considerare. Nei film, le astronavi sono in grado di utilizzare i loro motori a impulso per accelerare ad una frazione significativa della velocità della luce. Per raggiungere tali velocità, la potenza generata dai motori a impulso deve essere significativa. È un grosso ostacolo. Attualmente, anche con l'energia nucleare, sembra improbabile che possiamo produrre corrente sufficiente per alimentare tali azionamenti, specialmente per navi così grandi. Quindi, questo è un problema da superare.

Inoltre, gli spettacoli spesso raffigurano i motori a impulsi utilizzati in atmosfere planetarie e in nebulose, nuvole di gas e polvere. Tuttavia, ogni progetto di azionamenti a impulso si basa sul loro funzionamento nel vuoto. Non appena l'astronave entra in una regione ad alta densità di particelle (come un'atmosfera o una nuvola di gas e polvere), i motori diventerebbero inutili. Quindi, a meno che qualcosa non cambi (e non si possano cambiare le leggi della fisica, Capitano!), Le pulsioni restano nel regno della fantascienza.

Le unità Impulse suonano abbastanza bene, giusto? Bene, ci sono un paio di problemi con il loro uso come indicato nella fantascienza. Uno è dilatazione del tempo: Ogni volta che un'imbarcazione viaggia a velocità relativistiche, sorgono dubbi sulla dilatazione del tempo. Vale a dire, in che modo la linea temporale rimane coerente quando l'imbarcazione viaggia a velocità vicine alla luce? Sfortunatamente, non c'è modo di aggirare questo. Ecco perché i motori a impulso sono spesso limitati nella fantascienza a circa il 25% del velocità della luce dove gli effetti relativistici sarebbero minimi.

L'altra sfida per tali motori è dove operano. Sono più efficaci nel vuoto, ma spesso li vediamo in Trek mentre entrano in atmosfera o frustano nuvole di gas e polvere chiamate nebulose. I motori come attualmente immaginato non andrebbero bene in tali ambienti, quindi questo è un altro problema che dovrebbe essere risolto.

Non tutto è perduto, tuttavia. I drive ionici, che usano concetti molto simili alla tecnologia degli impulsi, sono in uso da anni su veicoli spaziali. Tuttavia, a causa del loro elevato consumo di energia, non sono efficienti nell'accelerare le imbarcazioni in modo molto efficiente. In effetti, questi motori sono usati solo come sistemi di propulsione primari su un'imbarcazione interplanetaria. Ciò significa che solo le sonde che viaggiano su altri pianeti porterebbero motori a ioni. C'è una trasmissione ionica sulla navicella spaziale Dawn, ad esempio, che mirava al pianeta nano Cerere.

Poiché i convertitori di frequenza ionici richiedono solo una piccola quantità di propellente per funzionare, i loro motori funzionano continuamente. Quindi, mentre un razzo chimico può essere più veloce nel velocizzare un mezzo, il carburante si esaurisce rapidamente. Non tanto con un azionamento ionico (o futuri impulsi). Una trasmissione ionica accelererà un'imbarcazione per giorni, mesi e anni. Permette all'astronave di raggiungere una maggiore velocità massima, ed è importante per il trekking attraverso il sistema solare.

Non è ancora un motore a impulsi. La tecnologia di azionamento dello ione è certamente un'applicazione della tecnologia di impulso, ma non riesce a eguagliare la capacità di accelerazione prontamente disponibile dei motori rappresentati in Star Trek e altri media.

I futuri viaggiatori spaziali potrebbero usare qualcosa di ancora più promettente: la tecnologia del plasma drive. Questi motori usano l'elettricità per surriscaldare il plasma e quindi espellerlo dal retro del motore usando potenti campi magnetici. Hanno una certa somiglianza con gli azionamenti ionici in quanto usano un propellente così piccolo che sono in grado di funzionare per lunghi periodi di tempo, in particolare rispetto ai razzi chimici tradizionali.

Tuttavia, sono molto più potenti. Sarebbero in grado di spingere il velivolo ad un ritmo così elevato che un razzo a plasma (usando la tecnologia disponibile oggi) potrebbe portare un velivolo su Marte in poco più di un mese. Confronta questa impresa con i quasi sei mesi che impiegherebbero un mezzo tradizionale.

È Star Trek livelli di ingegneria? Non proprio. Ma è sicuramente un passo nella giusta direzione.

Anche se potremmo non avere ancora unità futuristiche, potrebbero accadere. Con ulteriore sviluppo, chi lo sa? Forse un impulso come quelli raffigurati nei film sarà un giorno una realtà.

Modificato e aggiornato da Carolyn Collins Petersen.