Trekkies on aidanud määratleda ulme universumi koos tehnoloogiaga, mida Star Trek sarjad, raamatud ja filmid lubavad. Üks nendest showdest kõige nõutumaid tehnoloogiaid on lõime ajam. Seda tõukejõusüsteemi kasutatakse paljude liikide kosmoselaevadel Trekiversel ületama galaktika hämmastavalt lühikese aja jooksul (kuude või aastatega, võrreldes sajanditega, mis kuluks "lihtsalt" valguse kiirus). Siiski pole alati põhjust kasutada lõime ajamja nii, mõnikord ka Star Treki laevadel kasuta impulssi jõud minna alamvalgust kiirusel.
Mis on impulsiajam?
Tänapäeval kasutavad uurimismissioonid kosmose läbimiseks keemilisi rakette. Neil rakettidel on siiski mitmeid puudusi. Need nõuavad tohutul hulgal raketikütust (kütust) ja on üldiselt väga suured ja rasked. Impulsimootorid, nagu need, mida on kujutatud tähelaeval Ettevõte, kosmoselaeva kiirendamiseks pisut erinevat lähenemisviisi. Kosmose kaudu liikumiseks keemiliste reaktsioonide asemel kasutavad nad mootoritele elektrienergia tarnimiseks tuumareaktorit (või midagi sarnast).
Väidetavalt toidab see elekter suuri elektromagneteid, mis kasutavad laeva liikumiseks väljadele salvestatud energiat või enamgi veel tõenäoliselt ülekuumenenud plasma, mis seejärel kollimeeritakse tugevate magnetväljadega ja sülitab veesõiduki tagumise osa kiirendamiseks välja edasi. See kõik kõlab väga keeruliselt ja on. See on tegelikult teostatav, kuid mitte praeguse tehnoloogiaga.
Tegelikult tähistavad impulssmootorid sammu edasi praeguste kemikaalidega töötavate rakettide ees. Nad ei lähe kiiremini kui valguse kiirus, kuid need on kiiremad kui kõik, mis meil täna on. Tõenäoliselt on vaid aja küsimus, enne kui keegi nuputab, kuidas neid ehitada ja juurutada.
Kas meil võiks kunagi olla impulssmootoreid?
Hea uudis "ühel päeval" on see, et impulss-ajami põhieelduseks on teaduslikult põhjendatud. Siiski on mõned küsimused, mida tuleks kaaluda. Filmides saavad tähelaevad kasutada oma impulssmootoreid kiirendamiseks olulisele murdosale valguse kiirusest. Nende kiiruste saavutamiseks peab impulsimootorite toodetav võimsus olema märkimisväärne. See on tohutu takistus. Praegu tundub isegi tuumaenergia kasutamisel ebatõenäoline, et suudaksime selliste ajamite toiteks piisavalt voolu toota, eriti selliste suurte laevade jaoks. Niisiis, see on üks probleem, millest üle saada.
Samuti kujutavad saated sageli impulssmootoreid, mida kasutatakse planeedi atmosfääris ja udus, gaasi- ja tolmupilvedes. Kuid iga impulsslaadsete ajamite disain põhineb nende töötamisel vaakumis. Niipea, kui tähelaev siseneb suure osakeste tihedusega piirkonda (nagu atmosfäär või gaasi- ja tolmupilv), muutuvad mootorid kasutuks. Seega, kui midagi ei muutu (ja te ei saa muuta füüsikaseadusi, kapten!), Jäävad impulssjõud ulme valdkonda.
Impulsiajamite tehnilised väljakutsed
Impulsiajamid kõlavad päris hästi, eks? Noh, nende kasutamisel on paar probleemi, nagu on ulmekirjanduses välja toodud. Üks on aja laienemine: Igal ajal, kui käsitöö sõidab relativistlikul kiirusel, tekivad probleemid aja laienemise pärast. Nimelt kuidas püsib ajatelg ühtlane, kui veesõiduk sõidab peaaegu valguse kiirusel? Kahjuks ei saa sellest kuidagi mööda. Sellepärast on impulssmootorid ulmes piiratud sageli umbes 25% -ga valguse kiirus kus relativistlikud efektid oleksid minimaalsed.
Teine väljakutse selliste mootorite jaoks on see, kus nad töötavad. Need on kõige tõhusamad vaakumis, kuid sageli näeme neid Trekis, kui nad sisenevad atmosfääri või piitsutavad läbi udukogudeks nimetatud gaasi- ja tolmupilvede. Praegu ette kujutatud mootorid sellises keskkonnas hästi ei läheks, nii et see on veel üks küsimus, mis tuleks lahendada.
Ioon ajab
Kõik pole siiski kadunud. Iooniajamid, mis kasutavad impulssjuhtimistehnoloogiaga väga sarnaseid mõisteid, on kosmoselaevade pardal olnud kasutusel juba aastaid. Suure energiatarbimise tõttu pole need aga veesõidukite kiirendamisel eriti tõhusad. Tegelikult kasutatakse neid mootoreid planeetidevahelisel veesõidukil ainult primaarse tõukejõusüsteemina. See tähendab, et ioonmootoreid kannaksid ainult teistele planeetidele sõitvad sondid. Näiteks Dawni kosmoselaeval on iooniajam, mis oli suunatud kääbusplaneedile Ceres.
Kuna iooniajamid vajavad töötamiseks vaid väikest kogust raketikütust, töötavad nende mootorid pidevalt. Ehkki keemilise raketi abil saab veesõiduki kiiruse kiiremini kätte, saab see kiiresti kütust. Mitte niivõrd iooniajamiga (või tulevikuimpulsiajamitega). Ioonülekanne kiirendab veesõidukit päevade, kuude ja aastate jooksul. See võimaldab kosmoselaeval saavutada suurema tippkiiruse ja see on oluline kogu Päikesesüsteemi matkates.
See pole ikkagi impulssmootor. Ioonülekande tehnoloogia on kindlasti impulssülekande tehnoloogia rakendus, kuid see ei kattu joonisel kujutatud mootorite hõlpsasti saadava kiirendusvõimega. Star Trek ja muud meediumid.
Plasmamootorid
Tulevased kosmosereisijad võivad kasutada midagi veelgi lootustandvamat: plasmaülekande tehnoloogiat. Need mootorid kasutavad elektrienergiat plasma ülekuumendamiseks ja seejärel väljutavad selle võimsate magnetväljade abil mootori tagant. Neil on teatav sarnasus iooniajamitega, kuna nad kasutavad nii vähe raketikütust, et suudavad töötada pikka aega, eriti võrreldes traditsiooniliste keemiliste rakettidega.
Kuid nad on palju võimsamad. Nad oleksid võimelised veesõidukit liikuma saatma nii suure kiirusega, et plasmajõul töötav rakett (kasutades tänapäeval saadaolevat tehnoloogiat) pääseks veesõidukiga Marsile pisut enam kui kuu aja pärast. Võrrelge seda feat peaaegu kuue kuuga, mis kuluks traditsiooniliselt mootoriga käsitööle.
Kas see on Star Trek inseneri tasemed? Mitte päris. Kuid see on kindlasti samm õiges suunas.
Ehkki meil ei pruugi veel olla futuristlikke draive, võivad need juhtuda. Edasise arenguga, kes teab? Võib-olla saavad ühel päeval reaalsuseks sellised impulssülekanded nagu filmides kujutatud.
Toimetanud ja värskendanud Carolyn Collins Petersen.