כונן אימפולס: מהירות תת-אור בסטראק טרק

הטרקים סייעו בהגדרת יקום המדע הבדיוני, יחד עם הטכנולוגיה שה- מסע בין כוכבים סדרות, ספרים וסרטים מבטיחים. אחת הטכנולוגיות המבוקשות ביותר מאותן מופעים היא כונן עיוות. מערכת ההנעה הזו משמשת בחלליות של מינים רבים בטרקייברס כדי לעבור את השטח גלקסיה בזמנים קצרים להפליא (חודשים או שנים בהשוואה למאות שהייתה נמשכת "רק" מהירות האור). עם זאת, לא תמיד יש סיבה להשתמש כונן עיוותוכך, לפעמים הספינות בטרק מסע השתמש בדחף כוח ללכת במהירות תת-אור.

כיום משימות גישוש משתמשות ברקטות כימיות כדי לנסוע בחלל. עם זאת, לטילים אלה כמה חסרונות. הם דורשים כמויות מסיביות של דלק (דלק) ובדרך כלל הם גדולים וכבדים מאוד. מנועי דחף, כמו אלה המתוארים להתקיים בספינת הכוכבים Enterprise, נקט גישה מעט שונה כדי להאיץ חללית. במקום להשתמש בתגובות כימיות כדי לעבור בחלל, הם משתמשים בכור גרעיני (או משהו דומה) בכדי לספק חשמל למנועים.

החשמל הזה כביכול מכניס אלקטרומגנטים גדולים המשתמשים באנרגיה האגורה בשדות כדי להניע את הספינה או, ועוד ככל הנראה, פלזמה של מחממת-על אשר מתנגשת אז על ידי שדות מגנטיים חזקים ויורקת את גב מלאכה כדי להאיץ אותה קדימה. הכל נשמע מאוד מורכב, וזהו. זה למעשה מסוגל לעשות זאת, לא עם הטכנולוגיה הנוכחית.

באופן יעיל, מנועי הדחף מייצגים צעד קדימה מהרקטות הנוכחיות המונעות בכימיקלים. הם לא הולכים מהר יותר יותר ממהירות האור, אבל הם מהירים יותר מכל מה שיש לנו היום. זה כנראה רק עניין של זמן עד שמישהו יבין כיצד לבנות ולפרוס אותם.

האם יתכן ויום אחד יש לנו מנועי דחף?

החדשות הטובות על "יום אחד" הן שהנחת היסוד של כונן דחף הוא מבחינה מדעית. עם זאת, יש כמה סוגיות שיש לקחת בחשבון. בסרטים, ספינות הכוכבים מסוגלות להשתמש במנועי הדחף שלהם כדי להאיץ לשבריר משמעותי ממהירות האור. על מנת להשיג את המהירויות הללו, הכוח שנוצר על ידי מנועי הדחף צריך להיות משמעותי. זה משוכה ענקית. נכון לעכשיו, אפילו עם כוח גרעיני, נראה שלא נוכל לייצר זרם מספיק בכוח לכוננים כאלה, במיוחד עבור ספינות כה גדולות. אז זו בעיה אחת להתגבר עליה.

כמו כן, המופעים מתארים לעיתים קרובות את מנועי הדחף המשמשים באטמוספרות פלנטריות ובערפיליות, ענני גז ואבק. עם זאת, כל עיצוב של כוננים דמויי דחף מסתמך על פעולתם בוואקום. ברגע שספינת הכוכבים תיכנס לאזור בעל צפיפות חלקיקים גבוהה (כמו אווירה או ענן של גז ואבק), המנועים יהפכו ללא תועלת. לכן, אלא אם כן משהו ישתנה (ואתם לא יכולים לשנות את החוקים של הפיזיקה, קפטן!), כונני הדחף נשארים בתחום המדע הבדיוני.

כונני דחף נשמעים די טובים, נכון? ובכן, יש כמה בעיות בשימוש בהן כפי שמתואר במדע הבדיוני. אחד הוא התרחבות הזמן: בכל פעם שמלאכה נוסעת במהירות יחסית, עולה חשש להתרחבות בזמן. כלומר, איך ציר הזמן נשאר עקבי כאשר כלי השיט נוסע במהירות האור כמעט? למרבה הצער, אין דרך לעקוף זאת. זו הסיבה שמנועי דחף מוגבלים לעתים קרובות בתחום המדע הבדיוני לכ 25% - מ מהירות האור שם ההשפעות היחסיות יהיו מזעריות.

האתגר הנוסף למנועים כאלה הוא היכן הם פועלים. הם יעילים ביותר בוואקום, אך לעיתים קרובות אנו רואים אותם בטרק כשהם נכנסים לאטמוספרות או שוטים דרך ענני גז ואבק הנקראים ערפיליות. המנועים כפי שדמיינו כרגע לא ימצאו טוב בסביבות כאלה, כך שזה נושא אחר שצריך להיפתר.

אולם לא הכל אבוד. כונני יונים המשתמשים במושגים דומים מאוד לטכנולוגיית כונני הדחף נמצאים בשימוש על סיפון חלליות במשך שנים. עם זאת, בגלל השימוש האנרגטי הגבוה שלהם, הם אינם יעילים להאיץ את המלאכה ביעילות רבה. למעשה, מנועים אלה משמשים רק כמערכות הנעה ראשוניות במלאכה בין פלנטרית. המשמעות היא שרק בדיקות הנוסעות לפלנטות אחרות ישאו מנועי יון. יש למשל כונן יונים בחללית שחר, שכוון לכוכב הלכת הגמד סרס.

מכיוון שכונני יונים זקוקים רק לכמות קטנה של דחף להפעלה, המנועים שלהם פועלים ברציפות. לכן, בעוד רקטה כימית עשויה להיות מהירה יותר בהשגת מלאכה למהירות, אזל לה במהירות הדלק. לא כל כך עם כונן יונים (או כונני דחף עתידיים). כונן יונים יאיץ יצירה במשך ימים, חודשים ושנים. זה מאפשר לחללית להגיע למהירות גבוהה יותר וזה חשוב לטרקים ברחבי מערכת השמש.

זה עדיין לא מנוע דחף. טכנולוגיית כונן יונים היא בהחלט יישום של טכנולוגיית כונן דחפים, אך היא אינה מצליחה להתאים ליכולת ההאצה הזמינה של המנועים המתוארים ב- מסע בין כוכבים ומדיה אחרת.

מטיילים בחלל עתידי עשויים להשתמש במשהו מבטיח עוד יותר: טכנולוגיית כונן פלזמה. מנועים אלה משתמשים בחשמל בכדי לחמם את הפלזמה ואז מוציאים אותו מהחלק האחורי של המנוע באמצעות שדות מגנטיים חזקים. הם נושאים דמיון מסוים לכונני יונים בכך שהם משתמשים בכל כך מעט דחף עד שהם מסוגלים לפעול לפרקי זמן ארוכים, במיוחד ביחס לרקטות כימיות מסורתיות.

עם זאת, הם הרבה יותר חזקים. הם יוכלו להניע את כלי השיט בקצב כה גבוה עד שרקטה המונעת בפלזמה (באמצעות טכנולוגיה זמינה כיום) תוכל להשיג כלי שיט למאדים תוך מעט יותר מחודש. השווה הישג זה לכמעט שישה חודשים שיידרשו מלאכה בעלת מסורתית.

האם זה מסע בין כוכבים רמות הנדסה? לא בדיוק. אבל זה בהחלט צעד בכיוון הנכון.

אמנם ייתכן שעדיין אין לנו כוננים עתידניים, אך הם עשויים לקרות. עם המשך ההתפתחות, מי יודע? אולי כונני דחף כמו אלה המתוארים בסרטים יהיו יום אחד מציאות.

נערך ועודכן על ידי קרולין קולינס פיטרסן.