スタートレックの亜光速: できるか?

インパルスドライブは可能ですか？

JPL でテスト中の NASA の 2.3 kW NSTAR イオンスラスター エンジン。 Deep Space 1ビークルで使用されました。これはインパルス駆動を提供しませんが、太陽系内の長距離推進の次のステップです。 NASA

Trekkies は、サイエンス フィクションの世界を定義するのに役立ちました。 スタートレック シリーズ、本、映画の約束。これらのショーで最も求められているテクノロジーの 1 つは、 ワープドライブ .その推進システムは、トレキバースの多くの種の宇宙船で使用されており、驚くほど短い時間で銀河を横切ることができます（「わずか」でかかる数世紀と比較して数か月または数年） 光の速さ ）。ただし、常に使用する理由があるわけではありません ワープドライブ 、そして、時々スタートレックの船 衝動を使う 亜光速で進む力。

インパルスドライブとは？

今日、探査ミッションでは化学ロケットを使用して宇宙を移動しています。ただし、これらのロケットにはいくつかの欠点があります。それらは大量の推進剤 (燃料) を必要とし、一般的に非常に大きくて重いです。宇宙船に存在すると描かれているようなインパルス エンジン 企業、 宇宙船を加速するために少し異なるアプローチを取ります。化学反応を使用して宇宙を移動する代わりに、原子炉 (または類似のもの) を使用してエンジンに電力を供給します。

その電気はおそらく、磁場に蓄えられたエネルギーを使用して船を推進するか、またはおそらくプラズマを過熱し、強力な磁場によってコリメートされ、宇宙船の後部から吐き出して前方に加速するために使用される大きな電磁石に電力を供給します。それはすべて非常に複雑に聞こえます。それは実際には可能ですが、現在の技術ではできません。

事実上、インパルス エンジンは、現在の化学燃料ロケットから一歩前進したことを表しています。彼らは速く行かない 光の速さより 、しかし、それらは今日私たちが持っているものよりも高速です.誰かがそれらを構築して展開する方法を理解するのは、おそらく時間の問題です。

いつかインパルスエンジンを持てますか?

「いつか」についての良いニュースは、衝動ドライブの基本的な前提が は 科学的に正しい。ただし、考慮すべき問題がいくつかあります。映画では、宇宙船はインパルス エンジンを使用して、光速のかなりの部分まで加速することができます。これらの速度を達成するためには、インパルス エンジンによって生成されるパワーが重要である必要があります。それは大きなハードルです。現在、原子力を使用しても、特にそのような大型船の場合、そのようなドライブに電力を供給するのに十分な電流を生成できる可能性は低いようです.ですから、それは克服すべき問題の 1 つです。

また、ショーはしばしば、惑星の大気や星雲、ガスと塵の雲で使用されているインパルスエンジンを描いています.ただし、インパルスのようなドライブのすべての設計は、真空での動作に依存しています。宇宙船が粒子密度の高い領域 (大気やガスや塵の雲など) に入るとすぐに、エンジンは役に立たなくなります。したがって、何かが変わらない限り (物理法則を変えることはできますよ、船長!)、インパルス ドライブは SF の領域にとどまります。

インパルスドライブの技術的課題

インパルスドライブはかなりいいですね。まあ、サイエンスフィクションで概説されているように、それらの使用にはいくつかの問題があります.一つは 時間の遅れ : 宇宙船が相対論的な速度で移動するときはいつでも、時間の遅れの懸念が生じます。つまり、宇宙船が光速に近い速度で移動しているときに、タイムラインはどのように一貫性を保っているのでしょうか?残念ながら、これを回避する方法はありません。そのため、サイエンス フィクションではインパルス エンジンがしばしば 25% に制限されます。 光の速度 相対論的効果が最小限になる場所。

このようなエンジンのもう 1 つの課題は、作動する場所です。それらは真空で最も効果的ですが、トレックでは、大気圏に突入したり、星雲と呼ばれるガスや塵の雲を突き破ったりするときによく見られます。現在想像されているエンジンは、そのような環境ではうまく機能しないため、解決しなければならないもう 1 つの問題です。

イオンドライブ

ただし、すべてが失われるわけではありません。インパルス駆動技術と非常によく似た概念を使用するイオン駆動装置は、宇宙船に搭載されて何年も使用されてきました。ただし、エネルギー消費量が多いため、航空機を非常に効率的に加速するのは効率的ではありません。実際、これらのエンジンは、惑星間探査機の主推進システムとしてのみ使用されています。つまり、他の惑星に移動する探査機だけがイオン エンジンを搭載することになります。たとえば、ドワーフ惑星ケレスを目指したドーン宇宙船にはイオンドライブがあります。

イオンドライブは作動に少量の推進剤しか必要としないため、エンジンは継続的に作動します。そのため、化学ロケットのほうが機体の速度を上げるのは速いかもしれませんが、燃料はすぐになくなります。イオンドライブ（または将来のインパルスドライブ）ではそれほどではありません。イオン ドライブは、数日、数か月、数年にわたって航空機を加速します。これにより、宇宙船はより高い最高速度に達することができます。これは、太陽系を横断するトレッキングにとって重要です。

まだインパルスエンジンではありません。イオン駆動技術は確かにインパルス駆動技術の応用ですが、図に示されているエンジンのすぐに利用可能な加速能力に匹敵するものではありません。 スタートレック と他のメディア。

プラズマエンジン

将来の宇宙旅行者は、さらに有望なもの、プラズマ駆動技術を使用するようになるかもしれません。これらのエンジンは、電気を使用してプラズマを過熱し、強力な磁場を使用してエンジンの後部から排出します。それらは、特に従来の化学ロケットと比較して、長期間にわたって動作できる推進剤をほとんど使用しないという点で、イオン ドライブに似ています。

ただし、それらははるかに強力です。彼らは、プラズマ駆動のロケット (今日利用可能な技術を使用) が 1 か月強で火星に宇宙船を運ぶことができるほどの高速で宇宙船を推進することができます。この偉業を、従来の動力船で約 6 か月かかるのと比較してください。

それは...ですか スタートレック 工学レベル？そうではありません。しかし、それは間違いなく正しい方向への一歩です。

未来的なドライブはまだないかもしれませんが、実現する可能性はあります。さらなる発展により、誰が知っていますか？映画で描かれているような衝動が現実になる日が来るかもしれません。

によって編集および更新されましたキャロリン・コリンズ・ピーターセン.