¿Métodos de propulsión que no sean cohetes para salir de la atmósfera terrestre?

Actualmente existentes, y por salir de la atmósfera? No. Siempre es un motor de cohete de un tipo u otro, ya sea para lanzamiento vertical u horizontal, combustible sólido u oxígeno-hidrógeno.

Desarrollado - definitivamente sí.

La vela solar solo es viable en el espacio, considerando que el viento solar que atrapa es una fracción minúscula de la fuerza física del viento (del aire), lo que significa que se rompería en pedazos en la atmósfera superior y nunca proporcionaría suficiente empuje para superar la gravedad terrestre. Lo mismo ocurre con el motor de iones que tiene un empuje mínimo que no está ni cerca de superar la gravedad terrestre, pero puede producir ese empuje durante años usando cantidades mínimas de energía y combustible.

Pero hay una serie de métodos planificados de lanzamiento que no involucrarían motores de cohetes. Ya hay algunos grupos trabajando en los planes del ascensor espacial; estamos bastante lejos de eso, porque el único material viable, los nanotubos, a pesar de que las materias primas son muy baratas, todavía son prohibitivamente caros de fabricar. Había un plan para usar hielo antártico para construir un tubo de lanzamiento similar a un cañón de etapas múltiples, para lanzar vehículos en diagonal usando cargas explosivas terrestres; que se estancó debido a preocupaciones ambientales. Había un plan para un "ascensor espacial parcial": una cuerda que orbitaba la Tierra en LEO, con un extremo posterior al que podían llegar vehículos con motores a reacción que respiraban aire, acoplaban su carga útil a él, luego la carga útil se elevaba a la órbita y se lanzaba desde el otro extremo de la cuerda, usando propulsión espacial (vela solar,

El problema con todos estos es que si bien operarlos sería significativamente más barato que los motores de cohetes: el costo por lanzamiento es una fracción de lo actual, su costo inicial supera el costo de un vehículo propulsado por cohetes muchas veces. Con la economía actual, todos están en espera o avanzan a un ritmo glacial con solo tareas secundarias menores y económicas completadas, mientras que la mayor parte del trabajo espera financiación.

Múltiples carteles han mencionado pero descartado los tallos de frijoles porque la ciencia de los materiales no está a la altura para producir un cable lo suficientemente fuerte. Hasta ahora, nadie ha mencionado el otro enfoque de la escalera al espacio: los bucles de lanzamiento. No requieren súper materiales porque están sostenidos por objetos que se mueven más rápido que la velocidad orbital. La gran desventaja es que están sostenidos por objetos en movimiento; si dejan de moverse, se caen.

La idea básica es construir dos estaciones que lanzarán barras de hierro de un lado a otro. Utiliza imanes extremadamente fuertes para girar las barras, una vez que las barras se mueven, la entrada de energía es mínima. Originalmente vuelan de un lado a otro en una trayectoria balística.

Luego construyes una pista encima de las barras voladoras. La pista desvía las barras hacia abajo, obteniendo elevación en el proceso. La velocidad de las barras se aumenta para compensar, continúan siguiendo el mismo curso. Ahora tienes lo que equivale a una vía de tren que se extiende hacia el espacio. No hay límite superior en la velocidad de un tren de levitación magnética en el vacío.

Technically possible:  Yes.
Cost:  Tremendous
Safety:  Not for me!

También está la combinación de las dos ideas.

Construye un conjunto de torres en un anillo alrededor de la Tierra. Sostienen un tubo, dentro del tubo tienes un anillo de hierro. Haga girar el anillo por encima de la velocidad orbital, genere suficiente fuerza hacia arriba para contrarrestar el peso de las torres. Como hemos contrarrestado la carga de las torres, somos libres de construir más alto. Luego construya otro anillo para tomar la carga. Repite hasta que estés tan alto como quieras. Si va más allá de la geosincronización, los anillos giran por debajo de la velocidad orbital para generar una fuerza descendente en lugar de una fuerza ascendente.

Technically possible:  Yes.  You can build the rings and towers as close as needed to cope with material limits.
Cost:  Tremendous^2.
Safety:  While there are moving parts it's not like the launch loop that requires a turning station.

La cuestión clave es cómo acelero esta 'cosa' a la velocidad orbital.

Hasta la fecha, solo los cohetes han tenido éxito. Los cohetes son bastante eficientes para generar un gran empuje con un gran impulso, pero son complejos.

Otras ideas promocionadas en la parte son cosas como Orion, que usó un vehículo gigante, con una placa grande, que en el lado hacia abajo detonaría un dispositivo nuclear. Luego, la placa absorbería el impacto y, conectada a través de resortes (enormes como te imaginas), transferiría ese impulso al vehículo. Está claro que esto nunca va a suceder. (Por supuesto, la trama de la novela Footfall es que para repeler una invasión alienígena, incluso Orion es aceptable). Un motor de cohete sin combustión, cabalgando sobre la cresta de las explosiones nucleares.

Otras ideas son usar un láser de alta potencia para calentar un fluido de trabajo en el motor, por lo que no hay un motor de cohete que queme nada, sino que el fluido calentado sale del motor a alta velocidad, transfiriendo impulso. Un motor cohete, sin combustión en realidad.

Los tallos de frijoles orbitales, un cable de una base en GeoSync, que cae a la superficie de la Tierra es una idea, y sigue siendo ciencia ficción en su mayor parte. (El cable debe tener 22,300 millas de largo. Suficiente para dar varias vueltas alrededor de la Tierra. Necesita un contrapeso o un cable de la misma longitud que sobresalga del otro lado). Pero este sería un enfoque para alcanzar la órbita sin un cohete.

Los cañones de riel, o cañones químicos de alta energía, tienen un enfoque similar, aceleran el vehículo en un arma. Los cañones de riel funcionan mediante imanes (acelerador lineal) o vaporizando algo con la corriente que genera el empuje. Las pistolas químicas encienden el fuego detrás del vehículo, pero es empujado por el borde de la explosión (una especie de Orion químico confinado).

Por desgracia, no hay antigravedad ni trucos ingeniosos para llegar a la órbita.

Para salir de la atmósfera de una manera útil, debe acelerar al menos a la velocidad asociada con una órbita terrestre baja, y hacerlo sin volver a caer al suelo antes de alcanzar esa velocidad.

Es casi seguro que las unidades de iones nunca harán esto. Son mucho más eficientes con propulsor (mucha menos masa propulsora gastada para lograr un delta-V dado) que un cohete químico, pero no se pueden construir para brindar la aceleración necesaria del vehículo. Necesita al menos 1 g para equilibrar la gravedad de la superficie, y algo más para que pueda moverse hacia arriba y alejarse. Los motores de iones entregan fracciones muy pequeñas de ag; funcionan bien para naves espaciales que ya están en el espacio en misiones a largo plazo, pero nunca se consideran una tecnología de lanzamiento espacial .

Hay un par de tecnologías interesantes que podrían aplicarse al lanzamiento espacial.

Uno es el motor SABRE . Si tiene éxito, podría reemplazar el cohete de lanzamiento de plataforma vertical con el despegue de la pista casi como un avión convencional para acceder a la órbita. Aunque efectivamente es un motor de cohete a grandes altitudes donde no hay suficiente aire para operar un motor a reacción, SABRE operaría como un avión a reacción que respira aire a altitudes más bajas, reduciendo sustancialmente la masa de propulsor que el vehículo requeriría en la elevación para volar a la órbita. en comparación con el cohete convencional.

Otro es el cohete nuclear . Esto fue pionero en los años 50 y 60, y se persiguió hasta el punto en que se pudo construir un sistema de lanzamiento factible, aunque nunca se logró. El cohete nuclear reemplaza las reacciones químicas con reacciones nucleares como fuente de energía para producir una corriente de gas caliente para la propulsión. La velocidad de escape sería mucho mayor que la de cualquier cohete químico, reduciendo significativamente la fracción de masa del propulsor del vehículo.

JP Aerospace , que actualmente tiene el récord de altitud para aeronaves a 95,085 pies, planea poner aeronaves en órbita . Una vez que la flotabilidad lo haya llevado por encima de casi toda la atmósfera, sin embargo, utilizará una especie de motor de cohete, una propulsión electroquímica que durante varias horas lo acelera a la velocidad orbital. Wikipedia tiene una descripción general de las aeronaves orbitales y aquí hay una larga entrevista de radio con John Powell de JP Aerospace.

El tema crítico no es la altura sino la velocidad. ¿Podría una combinación de chorros preenfriados, impulsores de iones y cohetes permitirnos viajar al espacio de manera más económica, segura y eficiente que el método actual basado en cohetes? Usando un motor a reacción preenfriado para ganar altitud y luego usando un motor de iones para dar un empuje adicional, podría alcanzar la velocidad requerida. Invirtiendo el proceso, podría aterrizar la nave de manera convencional eliminando la necesidad de escudos térmicos y otros dispositivos de reingreso pesados. http://youtu.be/KFL623O9CXQ