Budeme mít někdy vesmírné lodě zaparkované v našich garážích?

Na Hanově lodi a dalších lodích, které vidíte ve Star Wars, je spousta věcí, které jsou mimořádně přitažlivé. Například Lukova stíhačka X-Wing je dostatečně malá, že si ji dokážete představit, že by se vešla do garáže, ale zjevně má na palubě dostatek paliva a zásob (jako je kyslík), aby urazila vzdálenosti mnoha světelných let. Zdá se, že všechny lodě mají:

  1. Neuvěřitelně výkonné a účinné motory, které využívají velmi malé množství paliva
  2. Extrémně účinné systémy umělé gravitace
  3. Stejně účinné inerciální tlumicí systémy, které lodi umožňují ujet z nuly na milion mil za hodinu během několika sekund, aniž by loď rozdrtila na placku.
  4. Schopnost cestovat rychleji, než je rychlost světla.

Nikdo dnes nemá nejmenší tušení, jak splnit položky 2 až 4 v tomto seznamu, takže je ignorujme a zaměřme se pouze na motory. Budete mít někdy vozidlo velikosti auta, které dokáže letět na Měsíc?

Rakety Saturn V, které vyslaly astronauty Spojených států na Měsíc, vám ukazují dnešní stav techniky. Saturn V je chemická raketa. Byl vysoký 363 stop (110 metrů) a vážil 3 000 tun (2 727 000 kg). To je stěží něco, co by se vešlo do vaší garáže! Navíc by si to průměrný člověk těžko mohl dovolit. Nebo ho naplnit -- Převezlo přes 5 milionů liber (2 272 000 kg) paliva!

Abyste mohli ze své garáže odletět na Měsíc, potřebujete palivo s mnohem vyšší hustotou energie. Například kniha How Nuclear Radiation Works pojednává o skutečnosti, že libra vysoce obohaceného uranu má v sobě dostatek energie, aby se rovnala přibližně 1 000 000 galonům (asi 4 miliony litrů) benzínu. Jinými slovy, přibližně veškerá energie uložená v raketě Saturn V by se mohla vejít do libry nebo dvou (kilogramu) obohaceného uranu (za předpokladu, že jste měli účinný způsob, jak získat energii kontrolovaným způsobem). Mezi další způsoby, jak efektivně vytvářet energii, patří jaderná fúze a anihilace hmoty a antihmoty.

Problém dnešních raketových motorů je však v tom, že jsou to nutně reakční motory . Jediný způsob, který v současné době známe, jak pohánět kosmickou loď vesmírem, je vyhodit něco ze zadní části kosmické lodi a využít stejné a opačné reakce. Článek s názvem Jak fungují raketové motory se tomu věnuje hodně podrobně. Chemická raketa spaluje palivo, aby ho urychlila, a pak vymrští váhu paliva ze zadní části rakety rychlostí asi 6 000 MPH (10 000 KPH). Kosmická loď pak těží ze stejné a opačné reakce a pohybuje se vpřed.

Kvůli této závislosti na reakčních motorech musíte ve své vesmírné lodi nosit víc než jen „energii“. Musíte také nést něco, co můžete vyhodit ze své vesmírné lodi, abyste se mohli pohnout vpřed. Tato hmota může být ve formě pevné látky, kapaliny nebo plynu. Iontové motory například ionizují něco jako xenon a urychlují ionizované atomy v elektrickém poli. Atomy se pohybují mnohem rychleji, když vycházejí ze zadní části iontového motoru, takže získáte větší pohyb vpřed na vržený atom. Ale stále musíte házet spousty atomů, abyste mohli jít kamkoli. Házením atomů rychlostí blížící se rozumnému zlomku rychlosti světla získáte maximální pohyb na atom. Stále však musíte nést dostatečnou hmotnost, abyste loď dostali do rychlosti a poté, co se dostanete na Měsíc, znovu zastavili. Při použití dnešní technologie je to hodně masové.

Z této diskuse můžete vidět, že vaše osobní vesmírná loď potřebuje velmi exotický systém výroby energie (využívající jaderné štěpení, jadernou fúzi nebo antihmotu) a vy musíte nést hmotu, která bude vyvržena z lodi, aby se vytvořil pohyb. Tato hmotnost bude při použití současných technologií významná. Poslední problém se týká produkce tepla. Jaderné štěpení a fúze generují spoustu tepla, které budete muset někam vyhodit. Vypouštění tepla do vesmíru je těžké, protože vakuum ve vesmíru z něj dělá největší termosku na světě. Velikost tepelných zářičů zabrání tomu, aby se vaše osobní kosmická loď vešla do garáže.

Takže to teď nevypadá dobře. Pokud někdo nevynalezne něco jako levný antigravitační stroj nebo způsob, jak deformovat časoprostor, v blízké budoucnosti nepoletíme v autech na Měsíc...

Zde je několik zajímavých odkazů:

  • NASA:Vědci zkoumají pomocí antihmoty a fúze
  • Tepelný jaderný pohon
  • Vesmírné cestování
  • Spouštěcí a pohonné systémy
  • Základy jaderné syntézy