Sistema de propulsión presente o futuro cercano decente para moverse en órbita o cambiar de órbita

Para el mundo que estoy construyendo, trato de idear una nave espacial que pueda construirse razonablemente con la tecnología actual o del futuro cercano que pueda viajar y cambiar de órbita con relativa rapidez. Por ejemplo, pasar de la órbita terrestre baja a la órbita lunar en horas. Nuclear Thermal Rockets parece ser un buen sistema de propulsión, pero me pregunto si hay otras opciones que me perdí. La propulsión de pulso nuclear no es exactamente ideal y la propulsión química parece demasiado lenta. Editar: para aclarar, se trata de maniobrar y cambiar órbitas alrededor del mismo planeta, no de viajar a diferentes planetas.

Esto es más difícil de lo que piensa, pero la energía nuclear térmica sigue siendo probablemente la mejor opción. Una trayectoria de brachisticrhone casi perfecta en 1G [todavía tomará 4,5 horas en un sentido] (vhttp://www.projectrho.com/public_html/rocket/appmissiontable.php#id--Spaceship_Handbook_Mission_Table). También se necesitarán alrededor de 120 km/s de delta-v para un viaje de ida y vuelta (restando la velocidad orbital de la mitad de la cifra dada para un viaje de ida y vuelta). Tengo bastantes dudas de que los cohetes térmicos nucleares sean capaces de hacer esto dada la baja relación empuje-peso. En realidad, es posible que necesite pulso nuclear para esto.
Además, dada la naturaleza del sistema gravitatorio Lunar de la Tierra, cualquier unidad capaz de cambiar de órbita tan rápido como usted haya especificado debería ser más que capaz de manejar también las órbitas de transferencia de la Tierra/Luna.
"Para aclarar, se trata de maniobrar y cambiar órbitas alrededor del mismo planeta, no de viajar a diferentes planetas" - con propulsión reactiva no hay diferencia, todo requiere delta-v. Puede buscar sistemas de lanzamiento no reactivos y similares, pero significará la necesidad de desarrollar sistemas en órbita, lo que no necesariamente vale la pena o es posible.
@HerbertSnick projectrho.com/public_html/rocket/enginelist2.php , probablemente más de lo que esperaba.

Respuestas (3)

Sistemas Tether/Skyhook

Primero, te aconsejo que veas este video.

Un Skyhook o sistema de amarre es, en términos generales, lo que describimos como un "sistema de intercambio de impulso" en los viajes espaciales. El concepto es simple: una nave espacial se acelera al desacelerar otra cosa, sin embargo, la cosa que se desacelera tiene órdenes de magnitud más masa que la nave espacial, lo que significa que mientras la nave se lanza a cientos de metros por segundo, la velocidad del plataforma/skyhook apenas cambia. Este tipo de sistema, cuando está completamente integrado alrededor de un planeta, ofrece una "infraestructura espacial" ideal o un sistema de "transporte público":

  • Las naves espaciales individuales no necesitan cargarse con grandes cantidades de propulsor, lo que las hace más pequeñas, baratas y livianas.

  • Las naves espaciales no necesitan transportar material nuclear peligroso que podría causar una catástrofe si la nave se estrellara contra el planeta o sufriera un desastre similar.

  • La principal desventaja es que hay una flexibilidad reducida: las naves espaciales no pueden simplemente ir a cualquier lugar, sino que están restringidas a órbitas específicas que están determinadas por la distribución de los sistemas skyhook. Sin embargo, para viajes SOI terrestres o planetarios simples, esto no es un problema.

  • Las correas pueden "repostar" al atrapar naves espaciales que se mueven en dirección opuesta

  • El cronometraje sería difícil para los pilotos humanos, pero con los sistemas computarizados, atrapar ataduras y alinear los cronogramas se vuelve mucho más fácil.

En un sistema Tierra-Luna, podría tener múltiples niveles de sistemas de amarre que permiten que las naves espaciales asciendan a través de capas orbitales moviéndose de amarre a amarre. De manera similar, se podrían usar ataduras "rápidas" poderosas y más largas si alguien quiere ir directamente de LEO a la Luna o similar. Los propietarios de cápsulas o naves espaciales simplemente pagarían un pequeño peaje a cada operador de amarre que usen y los operadores luego usarían este dinero para comprar combustible para reactivar y costos operativos.

Propulsión electrodinámica.

Esto es real. Aprovecha el campo magnético de la tierra y la diferencia de carga entre dos módulos de satélite separados.

https://www.scientificamerican.com/article/kilometer-long-space-tether-tests-fuel-free-propulsion/

Una vez que la tripulación active el proceso, TEPCE debería separarse en dos minisatélites idénticos unidos por una atadura de un kilómetro de largo y tan gruesa como varias hebras de hilo dental. Si el despliegue se desarrolla sin problemas, la misión puede observar cómo la correa interactúa con el campo magnético de la Tierra en la ionosfera (donde orbita gran parte de la basura espacial) para cambiar la velocidad y la órbita de los satélites; los resultados posiblemente podrían permitir que futuras naves espaciales se muevan mientras orbitan la Tierra, sin tener que llevar un propulsor químico difícil de manejar.

la tecnología de amarre electrodinámico se mueve gracias a las leyes físicas que gobiernan los campos eléctricos y magnéticos. Una atadura en la ionosfera de la Tierra, una capa atmosférica superior llena de partículas cargadas, como electrones libres e iones positivos, puede recolectar electrones en un extremo y emitirlos en el otro, generando una corriente eléctrica a través de sí mismo. Las interacciones de la atadura electrificada con el campo magnético de la Tierra producen un ímpetu conocido como la fuerza de Lorentz, que empuja la atadura en una dirección perpendicular.

La propulsión electrodinámica permite que el orbitador gire, cambie de órbita y haga otras cosas que desee, sin llevar propulsor. Impulsión sin reacción, ¡sí, sí!

Hay una unidad de fusión pulsada, la unidad Helity , en la que se está trabajando en este momento con la intención específica de desarrollar un sistema que, a mediano plazo, habilitaría un ciclador de carga nuclear desde la tierra.

Sería siete veces más eficiente que los cohetes químicos. Un cohete químico necesitaría múltiples recargas de combustible para llevar 100 toneladas a la luna. Este sistema tendría la mitad del peso de un lanzamiento de carga de combustible, pero podría llevar 100 toneladas a la luna repetidamente. '* (Del sitio web Next Big Future ).

Aparte de eso, consulte el sitio de cohetes atómicos de Winchell Chung para obtener una gran lista de opciones a corto y largo plazo. Hay literalmente docenas de posibilidades.