Propulsión espacial

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Una cámara remota captura una vista de primer plano de un Transbordador espacial motor principal durante un disparo de prueba en el John C. Stennis Space Centre en Condado de Hancock, Mississippi

Propulsión de la nave espacial es cualquier método utilizado para acelerar nave espacial y artificial satélites. Hay muchos métodos diferentes. Cada método tiene sus inconvenientes y ventajas, y propulsión espacial es un área activa de investigación. Sin embargo, la mayoría hoy nave espacial son propulsados por forzando un gas desde la parte posterior / parte trasera del vehículo a muy alta velocidad a través de una supersónico tobera de Laval. Este tipo de motor se llama motor de cohete.

Todos los cohetes uso nave actual químicos ( bipropelente o sólido-combustible) para el lanzamiento, aunque algunos (como el Pegasus cohetes y SpaceShipOne) han utilizado motores de aspiración de aire en su primera etapa. La mayoría de los satélites tienen propulsores químicos fiables simples (a menudo cohetes monopropelentes) o cohetes resistojet para orbital estación y de mantenimiento de un cierto uso volantes de inercia para control de actitud. Satélites del bloque soviético han utilizado propulsión eléctrica durante décadas, y las naves espaciales en órbita geo-occidental más reciente están empezando a utilizarlas para stationkeeping norte-sur y elevación de la órbita. Vehículos interplanetarios en su mayoría utilizan los cohetes químicos también, aunque unos pocos han utilizado propulsores de iones y Propulsores de efecto Hall (dos tipos diferentes de propulsión eléctrica) a un gran éxito.

Requerimientos

Los satélites artificiales deben ser lanzado en órbita, y una vez allí, deben ser colocados en su órbita nominal. Una vez en la órbita deseada, a menudo necesitan alguna forma de control de actitud para que se señalan correctamente con respecto a la Tierra , el Sol , y posiblemente algo astronómico objeto de interés. También están sujetos a arrastre desde la delgada atmósfera , por lo que para mantenerse en órbita por un largo período de tiempo alguna forma de propulsión a veces es necesario hacer pequeñas correcciones ( stationkeeping orbital). Muchos satélites necesitan ser movidos de una órbita a otra de vez en cuando, y esto también requiere de propulsión. La vida útil de un satélite es más de una vez que se ha agotado su capacidad de ajustar su órbita.

Nave espacial diseñada para viajar más lejos también necesitan métodos de propulsión. Necesitan ser lanzado fuera de la atmósfera de la Tierra al igual que los satélites hacen. Una vez allí, tienen que dejar la órbita y moverse.

Para los viajes interplanetarios, una nave espacial debe utilizar sus motores para abandonar la órbita de la Tierra. Una vez que lo ha hecho, debe de alguna manera hacer su camino a su destino. Naves interplanetarias actual hacer esto con una serie de ajustes de trayectoria de corto plazo. En medio de estos ajustes, la nave espacial simplemente cae libremente a lo largo de su trayectoria. Los medios más eficientes en combustible para pasar de una órbita circular a otra es con un Órbita de transferencia de Hohmann: la nave espacial comienza en una órbita casi circular alrededor del Sol Un corto período de empuje en la dirección de movimiento acelera o desacelera la nave espacial en una órbita elíptica alrededor del sol, que es tangencial a su órbita anterior y también a la órbita de su destino. La nave espacial cae libremente a lo largo de su órbita elíptica hasta que llegue a su destino, donde otro corto período de empuje acelera o desacelera para que coincida con la órbita de su destino. Métodos especiales como aerofrenado o aerocaptura se utilizan a veces para este ajuste orbital final.

Concepto de una vela solar del artista

Algunos métodos de propulsión nave espacial tales como velas solares ofrecen muy bajo pero inagotable empuje; un vehículo interplanetario usando uno de estos métodos sería seguir una trayectoria bastante diferente, ya sea constantemente empujando contra su dirección de movimiento con el fin de disminuir su distancia del Sol o constantemente empujando a lo largo de su dirección de movimiento para aumentar su distancia al Sol El concepto ha sido probado con éxito por los japoneses IKAROS nave vela solar.

Las naves espaciales para los viajes interestelares también necesitan métodos de propulsión. Sin tales nave espacial todavía no se ha construido, pero se han discutido muchos diseños. Desde distancias interestelares son muy grandes, se necesita una velocidad tremenda para conseguir una nave a su destino en un plazo razonable de tiempo. La adquisición de tal velocidad de lanzamiento y deshacerse de ella a su llegada será un reto formidable para los diseñadores de naves espaciales.

Eficacia

Cuando en el espacio, el propósito de una sistema de propulsión es cambiar la velocidad, o V, de una nave espacial. Dado que este es más difícil para las naves espaciales más masiva, los diseñadores generalmente discuten impulso , mv. La cantidad de cambio en el momento se llama impulso. Así que el objetivo de un método de propulsión en el espacio es crear un impulso.

Al lanzar una nave espacial de la Tierra, un método de propulsión deberá superar una mayor atracción gravitatoria para proporcionar una aceleración neta positiva. En órbita, cualquier impulso adicional, incluso muy pequeño, dará lugar a un cambio en la trayectoria de la órbita.

La tasa de cambio de velocidad se llama aceleración , y la velocidad de cambio de impulso se llama fuerza . Para alcanzar una velocidad dada, se puede aplicar una pequeña aceleración durante un largo período de tiempo, o se puede aplicar una gran aceleración en un corto tiempo. Del mismo modo, se puede lograr un impulso dado con una gran fuerza en un corto tiempo o una pequeña fuerza durante un largo tiempo. Esto significa que para maniobrar en el espacio, un método de propulsión que produce pequeñas aceleraciones pero funciona durante un largo tiempo puede producir el mismo impulso como un método de propulsión que produce grandes aceleraciones durante un corto tiempo. Al poner en marcha de un planeta, diminutas aceleraciones no pueden superar la fuerza gravitacional del planeta y por lo tanto no pueden ser utilizados.

La superficie de la Tierra se encuentra bastante profunda en un pozo de gravedad. La velocidad de escape necesaria para salir de ella es 11,2 kilometros / segundo. Como seres humanos evolucionaron en un campo gravitacional de 1 g (9,8 m / s²), un sistema de propulsión ideal sería uno que proporciona una aceleración continua de 1g (aunque los cuerpos humanos pueden tolerar aceleraciones mucho más grandes en períodos cortos). Los ocupantes de un cohete o nave espacial que tiene este sistema de propulsión tendrían la libertad de todos los efectos negativos de la caída libre, tales como náuseas, debilidad muscular, disminución del sentido del gusto, o lixiviación de calcio de los huesos.

La ley de conservación del momento significa que para que un método de propulsión para cambiar el impulso de una nave espacial que debe cambiar el impulso de algo más también. Unos diseños aprovechan cosas como campos magnéticos o una ligera presión con el fin de cambiar el impulso de la nave espacial, pero en el espacio libre que el cohete debe traer un poco de masa para acelerar de distancia con el fin de empujar hacia adelante en sí. Dicha masa se llama masa de reacción.

Para que un cohete funcione, necesita dos cosas: masa de reacción y energía. El impulso proporcionado por el lanzamiento de una partícula de masa de reacción que tiene masa m con velocidad v es mv. Pero esta partícula tiene energía cinética mv ² / 2, que debe venir de alguna parte. En una convencional sólido, líquido, o cohete híbrido, el combustible se quema, proporcionando la energía y los productos de reacción se dejó fluir por la parte trasera, que proporciona la masa de reacción. En una ion de proa, la electricidad se utiliza para acelerar iones por la parte trasera. Aquí alguna otra fuente debe proporcionar la energía eléctrica (tal vez un panel solar o una reactor nuclear), mientras que los iones proporcionan la masa de reacción.

Cuando se habla de la eficiencia de un sistema de propulsión, los diseñadores a menudo se centran en la utilización eficaz de la masa de reacción. Masa de reacción debe realizarse junto con el cohete y está irremediablemente consume cuando se utiliza. Una forma de medir la cantidad de impulsos que se puede obtener a partir de una cantidad fija de masa de reacción es la impulso específico, el impulso por unidad de peso-on-Earth (normalmente designado por $I_ {sp}$ ). La unidad para este valor es segundo. Dado que el peso en la Tierra de la masa de reacción es a menudo poco importante cuando se habla de los vehículos en el espacio, impulso específico también puede ser discutido en términos de impulso por unidad de masa. Esta forma alternativa de impulso específico utiliza las mismas unidades que la velocidad (por ejemplo, m / s), y de hecho, es igual a la velocidad de escape efectiva del motor (típicamente que se designe $v_ {e}$ ). Equivocadamente, ambos valores son a veces llamadas impulso específico. Los dos valores difieren por un factor de g _n, la aceleración debida a la gravedad estándar de 9,80665 m / s² ( $I_ {sp} g_ \ mathrm {n} = v_ {e}$ ).

Un cohete con una alta velocidad de escape puede lograr el mismo impulso con menos masa de reacción. Sin embargo, la energía necesaria para que impulso es proporcional a la velocidad de escape, de modo que los motores de más masa eficiente requieren mucha más energía, y son típicamente menos eficiente de la energía. Este es un problema si el motor es el de proporcionar una gran cantidad de empuje. Para generar una gran cantidad de impulsos por segundo, se debe utilizar una gran cantidad de energía por segundo. Así que los motores de gran masa eficientes requieren enormes cantidades de energía por segundo para producir grandes empujes. Como resultado, la mayoría de los diseños de motores de alta masa-eficientes también proporcionan menor empuje debido a la falta de disponibilidad de grandes cantidades de energía.

Métodos

Métodos de propulsión se pueden clasificar en función de sus medios de acelerar la masa de reacción. También hay algunos métodos especiales para lanzamientos, llegadas planetarios, y aterrizajes.

Propulsores a reacción

Un motor de reacción es un motor que proporciona la propulsión mediante la expulsión masa de reacción, de acuerdo con la tercera ley del movimiento de Newton . Esta ley de movimiento se parafrasea más comúnmente como: "Por cada fuerza de acción hay una igual, pero opuesta, fuerza de reacción".

Los ejemplos incluyen tanto motores y conductos motores de cohetes, y las variaciones más comunes, tales como Propulsores de efecto Hall, unidades de iones y conductores de masas. Motores de conducto, obviamente, no se utilizan para la propulsión espacio debido a la falta de aire; sin embargo algunas naves espaciales propuesto tiene este tipo de motores para asistir el despegue y el aterrizaje.

Delta-v y el propelente

Cohete relaciones de masas frente a velocidad final, calculados a partir de la ecuación del cohete

Agotar todo el propelente utilizable de una nave espacial a través de los motores en una línea recta en el espacio libre produciría un cambio de velocidad neta en el vehículo; este número se denomina ' delta-v '( $\ Delta v$ ).

Si la velocidad de escape es constante, entonces el total de $\ Delta v$ de un vehículo puede calcularse utilizando la ecuación del cohete, donde M es la masa del propelente, P es la masa de la carga útil (incluyendo la estructura del cohete), y $V_E$ es el la velocidad de los gases de escape del cohete. Esto se conoce como la Tsiolkovsky ecuación del cohete:

$\ Delta v = V_E \ ln \ left (\ frac {M + P} {P} \ right).$

Por razones históricas, como se mencionó anteriormente, $V_E$ a veces se escribe como

$V_E = I_ {sp} g_ {o}$

donde $I_ {sp}$ es el impulso específico del cohete, medido en segundos, y $g_ {o}$ es el aceleración de la gravedad al nivel del mar.

Para un alto delta-v misión, la mayoría de la masa de la nave espacial tiene que ser masa de reacción. Desde un cohete debe llevar toda su masa de reacción, la mayor parte de la masa de reacción inicialmente invertido-va a acelerar la reacción en masa en lugar de la carga útil. Si el cohete tiene una carga útil de la masa P, la nave tiene que cambiar su velocidad por $\ Delta v$ , Y el motor de cohete tiene de escape velocidad v _e, a continuación, la masa M de la masa de reacción que se necesita se puede calcular usando la ecuación de cohete y la fórmula para $I_ {sp}$ :

$M = P \ left (e ^ {\ Delta v / V_E} -1 \ right).$

Para $\ Delta v$ mucho menor que v _e, esta ecuación es más o menos lineal, y poca masa de reacción se necesita. Si $\ Delta v$ es comparable a v _e, entonces es necesario que haya aproximadamente el doble de la cantidad de combustible como la carga útil y la estructura combinada (que incluye motores, tanques de combustible, y así sucesivamente). Más allá de esto, el crecimiento es exponencial; velocidades mucho más altas que la velocidad de escape requieren muy altas proporciones de masa de combustible a la carga útil y la masa estructural.

Para una misión, por ejemplo, cuando el lanzamiento de o aterrizar en un planeta, los efectos de la atracción gravitacional y cualquier resistencia atmosférica deben superarse mediante el uso de combustible. Es típico para combinar los efectos de estos y otros efectos en una misión eficaz delta-v. Por ejemplo, una misión de lanzamiento a la órbita baja de la Tierra requiere aproximadamente 9,3 a 10 km / s delta-v. Estos misión delta-vs suelen estar integrados numéricamente en una computadora.

Algunos efectos, tales como Oberth efecto sólo puede ser utilizado de manera significativa por los motores de alto empuje tales como cohetes, es decir, motores que pueden producir un alto g-fuerza (empuje por unidad de masa, igual al delta-v por unidad de tiempo).

El uso de energía y la eficiencia de propulsión

Para todos motores de reacción (como cohetes y unidades de iones) un poco de energía deben ir a la aceleración de la masa de reacción. Cada motor se pierda un poco de energía, pero incluso suponiendo un 100% de eficiencia, para acelerar un escape del motor necesitará energía por valor de

$\ Frac {1} {2} \ dot m V_E ^ 2$

Esta energía no es necesariamente pierden las algunos de por lo general termina en forma de energía cinética del vehículo, y el resto se pierde en movimiento residual de los gases de escape.

Debido a la energía llevada en el escape de la eficiencia energética de un motor de reacción varía con la velocidad de los gases de escape con respecto a la velocidad del vehículo, esto se llama eficacia de la propulsión

Comparando la ecuación del cohete (que muestra la cantidad de energía termina en el vehículo final) y la ecuación anterior (que indica la energía total requerida) muestra que, incluso con la eficiencia del motor 100%, luego, no toda la energía suministrada termina en el vehículo - algunos de la misma, de hecho generalmente la mayor parte de ella, termina como energía cinética de los gases de escape.

La cantidad exacta depende del diseño del vehículo, y la misión. Sin embargo, hay algunos puntos fijos útiles:

si el $I_ {sp}$ se fija, para una misión de delta-v, hay una en particular $I_ {sp}$ que minimiza la energía global utilizada por el cohete. Esto viene a una velocidad de escape de aproximadamente ⅔ de la misión delta-V (véase la energía calculada a partir de la ecuación de cohetes ). Las unidades con un impulso específico que es a la vez de alta y fija como propulsores de iones tienen velocidades de escape que pueden ser enormemente mayor que este ideal para muchas misiones.

si la velocidad de escape puede hacerse variar de manera que en cada instante es igual y opuesta a la velocidad del vehículo a continuación, se consigue el uso de energía mínimo absoluto. Cuando esto se logra, el escape se detiene en el espacio y no tiene energía cinética; y la eficiencia de propulsión es 100% - toda la energía termina en el vehículo (en principio una unidad de tales sería 100% eficiente, en la práctica no sería pérdidas térmicas desde dentro del sistema de accionamiento y el calor residual en el escape). Sin embargo en la mayoría de los casos esto utiliza una cantidad poco práctico de propulsor, pero es una consideración teórica útil. De todos modos el vehículo ha de pasar antes de que el método se puede aplicar.

Algunas unidades (tales como VASIMR o Sin electrodos propulsor de plasma) en realidad puede variar significativamente su velocidad de escape. Esto puede ayudar a reducir el consumo de carburante o mejorar la aceleración en diferentes etapas del vuelo. Sin embargo, el mejor rendimiento energético y la aceleración aún se obtiene cuando la velocidad de escape está cerca de la velocidad del vehículo. Iones y propuestas de plasma unidades por lo general tienen velocidades de escape enormemente superiores a ese ideal (en el caso de VASIMR la velocidad más baja citado es de alrededor de 15 000 m / s en comparación con una misión delta-v de la órbita terrestre alta a Marte de alrededor 4000m / s).

Se podría pensar que la adición de la capacidad de generación de energía es útil, y mientras inicialmente esto puede mejorar el rendimiento, lo que aumenta inevitablemente el peso de la fuente de alimentación, y eventualmente la masa de la fuente de alimentación y los motores asociados y propelente domina el peso del vehículo y, a continuación la adición de más potencia no da ninguna mejora significativa.

Porque, aunque la energía solar y la energía nuclear son fuentes prácticamente ilimitadas de energía, la potencia máxima que puede suministrar es sustancialmente proporcional a la masa del motor (es decir, potencia específica toma un valor en gran medida constante que depende de la tecnología de motor particular). Para cualquier potencia específica dada, con un gran $v_ {e}$ lo cual es deseable para ahorrar masa propelente, resulta que la aceleración máxima es inversamente proporcional a $v_ {e}$ . Por lo tanto el tiempo para alcanzar una delta-v requerida es proporcional a $v_ {e}$ . Así, el último no debe ser demasiado grande.

Energía

En el caso ideal $m_1$ es útil y de carga útil $m_0-m_1$ es la masa de reacción (esto corresponde a tanques vacíos que no tiene masa, etc.). La energía necesaria simplemente puede calcularse como

$\ Frac {1} {2} (m_0-m_1) v_ \ text {e} ^ 2$

Esto corresponde a la energía cinética de la masa de reacción tendría expulsado a una velocidad igual a la velocidad de escape. Si la masa de reacción tenía que ser acelerado desde la velocidad cero a la velocidad de escape, toda la energía producida entraría en la masa de reacción y no quedaría nada para ganancia de energía cinética por el cohete y la carga útil. Sin embargo, si el cohete ya mueve y acelera (la masa de reacción es expulsado en la dirección opuesta a la dirección en la que los cohetes se mueve) la energía cinética menos se añade a la masa de reacción. Para ver esto, si, por ejemplo, $V_E$ = 10 km / s y la velocidad del cohete es de 3 km / s, entonces la velocidad de una pequeña cantidad de cambios masa de reacción gastadas del 3 km / s hacia delante a 7 km / s hacia atrás. Por lo tanto, mientras que la energía requerida es de 50 MJ por kg masa de reacción, sólo el 20 MJ se utiliza para el aumento de la velocidad de la masa de reacción. El 30 MJ restante es el aumento de la energía cinética del cohete y la carga útil.

En general:

$d\left(\frac{1}{2}v^2\right)=vdv=vv_\text{e}dm/m=\frac{1}{2}\left(v_\text{e}^2-(v-v_\text{e})^2+v^2\right)dm/m$

Así, la ganancia de energía específica del cohete en cualquier intervalo de tiempo pequeña es la ganancia de energía del cohete incluyendo el combustible restante, dividido por su masa, donde la ganancia de energía es igual a la energía producida por el combustible menos la ganancia de energía de la reacción masa. Cuanto mayor sea la velocidad del cohete, menor es la ganancia de energía de la masa de reacción; si la velocidad del cohete es más de la mitad de la velocidad de escape de la masa de reacción incluso pierde energía al ser expulsado, en beneficio de la ganancia de energía del cohete; cuanto mayor sea la velocidad del cohete, mayor será la pérdida de energía de la masa de reacción.

Tenemos

$\ Delta \ epsilon = \ int v \, d (\ Delta v)$

donde $\ Epsilon$ es la energía específica del cohete (energía potencial más cinético) y $\ Delta v$ es una variable independiente, no sólo el cambio de $v$ . En el caso de utilizar el cohete para la deceleración, es decir, la expulsión de la masa de reacción en la dirección de la velocidad, $v$ debe tomarse negativo.

La fórmula es para el caso ideal de nuevo, sin pérdida de energía en calor, etc. Esta última provoca una reducción de empuje, por lo que es una desventaja incluso cuando el objetivo es perder energía (deceleración).

Si la energía es producida por la masa en sí, como en un cohete químico, la valor del combustible tiene que ser $\ Scriptstyle {v_ \ text {e} ^ 2/2}$ , Donde por el valor combustible también la masa del oxidante tiene que ser tomada en cuenta. Un valor típico es $v_ \ text {e}$ = 4.5 km / s, correspondiente a un valor de combustible de 10,1 MJ / kg. El valor real de combustible es mayor, pero gran parte de la energía se pierde como calor residual en el escape que la boquilla no pudo extraer.

La energía requerida $E$ es

$E = \ frac {1} {2} m_1 \ left (e ^ {\ Delta v \ / v_ \ text {e}} - 1 \ right) v_ \ text {e} ^ 2$

Conclusiones:

para $\ Delta v \ ll V_E$ tenemos $E \ aprox \ frac {1} {2} m_1 v_ \ text {e} \ Delta v$
para una determinada $\ Delta v$ , Se requiere la energía mínima si $v_ \ text {e} = 0,6275 \ Delta v$ , Lo que requiere una energía de

$E = 0,772 m_1 (\ Delta v) ^ 2$ .

A partir de la velocidad cero esto es 54.4% más que la energía cinética de la carga útil. En este caso óptimo de la masa inicial es 4,92 veces la masa final.

Estos resultados se aplican para una velocidad de escape fijo.

Debido a la Efecto Oberth y partiendo de una velocidad distinta de cero, la energía potencial requerida necesaria desde el propulsor puede ser menor que el aumento de la energía en el vehículo y la carga útil. Esto puede ser el caso cuando la masa de reacción tiene una velocidad inferior después de ser expulsado que antes - cohetes son capaces de liberar algunas o todas de la energía cinética inicial de la propelente.

Además, para un determinado objetivo, como pasar de una órbita a otra, la necesaria $\ Delta v$ puede depender en gran medida de la velocidad a la que el motor puede producir $\ Delta v$ y maniobras pueden incluso ser imposible si esa tasa es demasiado baja. Por ejemplo, un lanzamiento de LEO requiere normalmente un $\ Delta v$ de ca. 9.5 km / s (en su mayoría de la velocidad que se adquiere), pero si el motor podría producir $\ Delta v$ a una velocidad de sólo un poco más de g, que sería un lanzamiento lento que requiere un conjunto muy grande $\ Delta v$ (Pensar en cierne sin hacer ningún progreso en la velocidad o la altitud, que le costaría un $\ Delta v$ de 9,8 m / s cada segundo). Si la tasa es posible sólo $g$ o menos, la maniobra no puede llevarse a cabo en absoluto con este motor.

La de potencia está dada por

$P = \ frac {1} {2} v_ ma \ text {e} = \ frac {1} {2} F v_ \ text {e}$

donde $F$ es el empuje y $un$ la aceleración debida a la misma. Así, la teóricamente posible de empuje por unidad de potencia se divide por 2 el impulso específico en m / s. La eficacia del empuje es el empuje real como porcentaje de este.

Si por ejemplo, la energía solar se utiliza esto restringe $un$ ; en el caso de un gran $v_ \ text {e}$ la posible aceleración es inversamente proporcional a la misma, por lo tanto, el tiempo para alcanzar una delta-v requerida es proporcional a $v_ \ text {e}$ ; con una eficiencia del 100%:

para $\ Delta v \ ll v_ \ text {e}$ tenemos $t \ aprox \ frac {m v_ \ text {e} \ Delta v} {2P}$

Ejemplos:

potencia de 1000 W, de masa 100 kg, $\ Delta v$ = 5 km / s, $v_ \ text {e}$ = 16 km / s, tarda 1,5 meses.
potencia de 1000 W, de masa 100 kg, $\ Delta v$ = 5 km / s, $v_ \ text {e}$ = 50 km / s, tarda 5 meses.

Así $v_ \ text {e}$ no debe ser demasiado grande.

Poder para relación empuje

El poder de la relación empuje es simplemente:

$\ Frac {P} {F} = \ frac {\ frac {1} {2} {\ dot mv ^ 2}} {\ dot mv} = \ frac {1} {2} v$

Así, para cualquier potencia del vehículo P, el empuje que puede proporcionarse es:

$F = \ frac {P} {\ frac {1} {2} v} = \ frac {2} P v$

Ejemplo

Supongamos que queremos enviar una sonda espacial de 10.000 kg a Marte. El requerido $\ Delta v$ desde LEO es de aproximadamente 3,000 m / s, utilizando una Órbita de transferencia de Hohmann. Por el bien del argumento, digamos que los siguientes propulsores se pueden utilizar:

Motor	Velocidad de escape eficaz (Km / s)	El impulso específico (S)	Masa de combustible (Kg)	Requerido Energía (GJ)	De energía por kg de propulsor	mínima potencia / empuje	Masa generador de potencia / empuje *
Cohete sólido	1	100	190000	95	500 kJ	0,5 kW / N	N / A
Cohete bipropelente	5	500	8200	103	12.6 MJ	2,5 kW / N	N / A
Propulsor iónico	50	5000	620	775	1,25 GJ	25 kW / N	25 kg / N

* - Asume una potencia específica de 1 kW / kg

Observe que los motores más eficientes en combustible pueden usar menos combustible; su masa es casi insignificante (en relación a la masa de la carga útil y el propio motor) para algunos de los motores. Sin embargo, tenga en cuenta también que estas requieren una gran cantidad de energía total. Para el lanzamiento de la Tierra, motores requieren un empuje relación en peso de más de uno para. Para hacer esto con el ion o accionamientos eléctricos más teóricos, el motor tendría que ser suministrado con uno a varios gigavatios de energía - equivalente a un importante metropolitana estación generadora. De la tabla se puede observar que este es claramente poco práctico con fuentes de energía actuales.

Enfoques alternativos incluyen algunas formas de propulsión láser, donde el masa de reacción no proporciona la energía necesaria para acelerarlo, con la energía que suministra en lugar de un láser externo u otro sistema de energía con vigas. Los pequeños modelos de algunos de estos conceptos han volado, aunque los problemas de ingeniería son complejos y los sistemas de energía basados en tierra no son un problema resuelto.

En cambio, un generador mucho más pequeño y menos potente se puede incluir que se llevará mucho más tiempo para generar la energía total necesaria. Esta potencia inferior sólo es suficiente para acelerar una pequeña cantidad de combustible por segundo, y sería insuficiente para el lanzamiento desde la Tierra. Sin embargo, durante mucho tiempo en órbita, donde no hay fricción, se logrará finalmente la velocidad. Por ejemplo, se tomó la SMART-1 más de un año para llegar a la Luna, mientras que con un cohete químico se tarda unos pocos días. Debido a que el motor de iones necesita mucho menos combustible, la masa total lanzado suele ser menor, lo que normalmente se traduce en un menor coste total, pero toma más tiempo.

Planificación de la misión implica, por tanto, con frecuencia de ajuste y la elección del sistema de propulsión con el fin de minimizar el costo total del proyecto, y puede implicar la negociación fuera los costes de lanzamiento y duración de la misión contra la fracción de carga útil.

Motores de los cohetes

SpaceX de Motor Kestrel se prueba

La mayoría de los motores de los cohetes son combustión interna motores térmicos (aunque existen formas no quemar). Motores de los cohetes generalmente producen una masa de reacción a alta temperatura, como un gas caliente. Esto se logra mediante la combustión de un combustible sólido, líquido o gaseoso con un oxidante dentro de una cámara de combustión. Se deja que el gas extremadamente caliente para escapar a través de una alta relación de expansión boquilla. Esta boquilla en forma de campana es lo que da un motor de cohete su forma característica. El efecto de la boquilla es acelerar drásticamente la masa, la conversión de la mayor parte de la energía térmica en energía cinética. Velocidad de escape llegando tan alto como 10 veces la velocidad del sonido a nivel del mar son comunes.

Los motores espaciales proporcionan esencialmente los más altos poderes específicos y grandes empujes específicas de cualquier motor de propulsión nave espacial.

Cohetes de propulsión de iones pueden calentar un plasma o gas cargado dentro de un botella magnética y lo liberan a través de un boquilla magnética, de modo que no es necesario que la materia sólida entra en contacto con el plasma. Por supuesto, la maquinaria para hacer esto es complejo, pero la investigación en la fusión nuclear ha desarrollado métodos, algunos de los que se han propuesto para ser utilizado en sistemas de propulsión, y algunos han sido probado en un laboratorio.

Ver motor de cohete para obtener una lista de diversos tipos de motores de cohete por medio de diferentes métodos de calentamiento, incluyendo química, eléctrica, solar y nuclear.

Propulsión electromagnética

Este motor de prueba acelera los iones usando fuerzas electrostáticas

En lugar de confiar en la alta temperatura y dinámica de fluidos para acelerar la masa de reacción a altas velocidades, hay una variedad de métodos que utilizan electrostáticas o electromagnéticas fuerzas para acelerar la masa de reacción directamente. Por lo general, la masa de reacción es una corriente de iones . Tal un motor normalmente utiliza energía eléctrica, primero para ionizar los átomos, y luego para crear un gradiente de voltaje para acelerar los iones a altas velocidades de escape.

La idea de la propulsión eléctrica se remonta a 1906, cuando Robert Goddard consideró la posibilidad en su archivo personal. Konstantin Tsiolkovsky publicó la idea en 1911.

Para estas unidades, a las velocidades más altas de escape, la eficiencia energética y el empuje son inversamente proporcional a la velocidad de escape. Su muy alta velocidad de escape significa que requieren grandes cantidades de energía y por lo tanto con fuentes de energía prácticos proporcionan bajo empuje, pero el uso de casi cualquier combustible.

Para algunas misiones, particularmente razonablemente cerca del Sol, la energía solar puede ser suficiente, y muy a menudo se ha utilizado, pero para otros más alejados o con mayor poder, es necesaria la energía nuclear; motores de dibujo su energía de una fuente nuclear se llaman cohetes eléctricas nucleares.

Con cualquier fuente de corriente de la energía eléctrica, química, nuclear o solar, la cantidad máxima de energía que puede ser generada limita la cantidad de empuje que puede ser producido a un valor pequeño. La generación de energía añade masa significativa a la nave espacial, y finalmente el peso de la fuente de energía limita el rendimiento del vehículo.

Generadores de energía nuclear actuales son aproximadamente la mitad del peso de los paneles solares por vatio de energía suministrada, a distancias terrestres de la dom Generadores de energía químicos no se utilizan debido a la energía total disponible mucho menor. Potencia emitida hacia la nave espacial muestra cierto potencial. Sin embargo, la disipación del calor residual de cualquier planta de energía puede hacer que cualquier sistema de propulsión que requiere una fuente de alimentación independiente inviable para el viaje interestelar.

6 kW Salón propulsor en funcionamiento en la NASA Jet Propulsion Laboratory.

Algunos métodos electromagnéticos:

Propulsores de iones (iones se aceleran primero y más tarde neutralizar el haz de iones con una corriente de electrones emitida desde un cátodo llamado un neutralizador)
- Motor iónico electrostático
- Emisión de campo eléctrico Propulsión
- Propulsor a efecto Hall
- Hélice de coloide
Propulsores electrotérmicos (campos electromagnéticos se utilizan para generar un plasma para aumentar el calor del propelente a granel, la energía térmica impartida al gas propelente a continuación, se convierte en energía cinética por una boquilla de cualquiera de construcción material físico o por medios magnéticos)
- Arcjet DC
- arcjet microondas
- Hélice de plasma pulsado
- Impulsor helicoidal de doble capa
Propulsores electromagnéticos (iones son acelerados ya sea por el Fuerza de Lorentz o por el efecto de los campos electromagnéticos donde el campo eléctrico no está en la dirección de la aceleración)
- Hélice Magnetoplasmadynamic
- Sin electrodos propulsor de plasma
- Hélice inductivo Pulsada
- Variable cohete específica Magnetoplasma impulso (VASIMR)
Conductores de masas (para propulsión)

En electrotérmico y propulsores electromagnéticas, tanto los iones y los electrones son acelerados simultáneamente, no se requiere neutralizador.

Sin masa de reacción interna

Estudio de la NASA de una vela solar. La vela sería la mitad de un kilómetro de ancho.

La ley de conservación de impulso se toma generalmente para implicar que cualquier motor que utiliza ninguna masa de reacción no puede acelerar el centro de masa de una nave espacial (cambiar la orientación, por otro lado, es posible). Pero el espacio no está vacío, sobre todo el espacio en el interior del Sistema Solar; hay campos de gravitación, campos magnéticos, ondas electromagnéticas . viento solar y la radiación solar. Las ondas electromagnéticas, en particular, se sabe que contienen impulso, a pesar de ser sin masa; específicamente la densidad P flujo de momento de una onda EM es cuantitativamente 1 veces / c el vector de Poynting S, es decir, P = S / c, donde c es la velocidad de la luz. Métodos de propulsión de campo que no se basan en la masa de reacción así deben tratar de tomar ventaja de este hecho mediante el acoplamiento a un campo de impulso de soporte tal como una onda EM que existe en el entorno de la nave. Sin embargo, dado que muchos de estos fenómenos son difusas en la naturaleza, las estructuras de propulsión correspondientes deben ser proporcionalmente grande.

Existen diferentes tipos de unidades de espacio que necesitan poca o ninguna masa de reacción para funcionar. La sistema de propulsión de sujeción emplea un cable largo con una alta resistencia a la tracción para cambiar la órbita de una nave espacial, tal como mediante la interacción con el campo magnético de un planeta o mediante el intercambio de impulso con otro objeto. Las velas solares se basan en presión de radiación de energía electromagnética, pero requieren una superficie de recogida grande para funcionar eficazmente. La vela magnético desvía las partículas cargadas desde el viento solar con un campo magnético, impartiendo así un impulso a la nave espacial. Una variante es la sistema de propulsión de plasma mini-magnetosfera, que utiliza una pequeña nube del plasma en un campo magnético para desviar las partículas cargadas del Sol. Una E-vela usaría alambres muy delgados y ligeros que sostiene una carga eléctrica para desviar estas partículas, y puede tener direccionalidad más controlable.

Como una prueba de concepto, NanoSail-D se convirtió en el primero de nanosatélites en orbitar la Tierra . Hay planes para añadir a los futuros satélites de órbita de la Tierra, lo que les permite sacar de órbita y quemar hasta una vez que ya no son necesarios. Cubo vela se dirige a atacar basura espacial.

Japón también lanzó su propia nave espacial vela accionado solar IKAROS mayo 2010. IKAROS demostró con éxito de propulsión y guía y todavía está volando hoy.

Un satélite u otro vehículo espacial está sujeto a la ley de conservación del momento angular , lo que limita un cuerpo de un cambio neto en la velocidad angular . Por lo tanto, para un vehículo para cambiar su orientación relativa sin gastar masa de reacción, otra parte del vehículo puede girar en la dirección opuesta. Fuerzas externas no conservadoras, principalmente gravitatorias y atmosféricas, pueden contribuir hasta varios grados por día para el momento angular, por lo que los sistemas secundarios están diseñados para "purgar" energías de rotación no deseados construido a lo largo del tiempo. En consecuencia, muchas naves espaciales utilizan ruedas de reacción o momento de control giroscopios para controlar la orientación en el espacio.

La honda gravitatoria puede llevar a un sonda espacial hacia adelante a otros destinos sin el gasto de la masa de reacción. Al aprovechar la energía gravitatoria de otros objetos celestes, la nave puede recoger la energía cinética. Sin embargo, aún más energía puede obtenerse de la gravedad ayudar si se utilizan cohetes.

Propulsión planetaria y atmosférica

Mecanismos de lanzamiento

Concepto artístico de una catapulta electromagnética en la Luna

Alto empuje es de vital importancia para el lanzamiento de la Tierra. Thrust tiene que ser mayor que el peso (véase también arrastrar la gravedad). Muchos de los métodos de propulsión por encima de dar una relación empuje / peso de mucho menor que 1, y así no puede ser utilizado para el lanzamiento.

Todos los motores actuales de uso de nave espacial con cohetes químicos ( bipropelente o de combustible sólido) para la puesta en marcha. Se han propuesto otras fuentes de energía como la nuclear y probado, pero la seguridad, las consideraciones ambientales y políticos hasta ahora han restringido su uso.

Una de las ventajas que tiene la nave espacial en la puesta en marcha es la disponibilidad de la infraestructura en el suelo para ayudarles. Propuesto mecanismos de lanzamiento terrestres asistida no cohetes spacelaunch incluyen:

Ascensor espacial (una correa de sujeción a la órbita geoestacionaria)
Bucle de lanzamiento (un bucle cerrado que gira muy rápido a unos 80 km de altura)
Fuente del Espacio (un edificio muy alto sostenido por una corriente de masas despedido de base)
Anillo orbital (un anillo alrededor de la Tierra con los rayos que cuelgan fuera de rodamientos)
Hypersonic gancho celestial (una atadura orbital giro rápido)
Catapulta electromagnética (cañón de riel,cañón Gauss) (una pistola eléctrica)
Rocket trineo lanzamiento
Arma espacial (Proyecto HARP,acelerador de carnero) (una pistola alimentado químicamente)
Cohetes de propulsión Beam-powered y aviones propulsados desde el suelo a través de un haz
Plataformas de gran altitud para ayudar etapa inicial
Dirigible orbital

Motores Airbreathing

Estudios muestran en general que los motores de aspiración de aire convencionales, como ramjets o turborreactores son básicamente demasiado pesado (tienen una relación muy baja de empuje / peso) para dar una mejora significativa del rendimiento cuando se instala en un mismo vehículo de lanzamiento. Sin embargo, los vehículos de lanzamiento pueden ser aire lanzados desde vehículos elevadores separados (por ejemplo, B-29, Pegasus Rocket y White Knight), que hacen uso de este tipo de sistemas de propulsión. Los motores a reacción montados en un carril de lanzamiento también podrían ser tan acostumbrados.

Por otra parte, se han propuesto los motores de velocidad muy ligeros o muy altos que se aprovechan del aire durante el ascenso:

SABRE - un hidrógeno ligero alimentado turborreactor con preenfriador
ATREX - un hidrógeno ligero alimentado turborreactor con preenfriador
Motor de ciclo de aire líquido - un motor a reacción de hidrógeno alimentada que licua el aire antes de grabarlo en un motor de cohete
Motores a reacción que utilizan la combustión supersónica - Scramjet

Vehículos normales de lanzamiento de cohetes vuelan casi verticalmente antes de rodar sobre a una altitud de algunas decenas de kilómetros antes de grabar lado de la órbita; esta desechos subida vertical propulsor inicial, pero es óptima, ya que reduce en gran medida airdrag. Motores Airbreathing queman propulsor mucho más eficiente y esto permitiría una trayectoria de lanzamiento mucho más plano, los vehículos típicamente volar aproximadamente tangencial a la superficie de la tierra hasta salir de la atmósfera a continuación, realizar una quema de cohetes para cerrar la final delta-v de la velocidad orbital.

Llegada Planetario y el aterrizaje

Una versión de prueba del sistema de airbag Mars Pathfinder

Cuando un vehículo es entrar en órbita alrededor de su planeta de destino, o cuando es a la tierra, debe ajustar su velocidad. Esto se puede hacer uso de todos los métodos mencionados anteriormente (siempre que pueden generar un alto empuje suficiente), pero hay algunos métodos que pueden tomar ventaja de las atmósferas y / o superficies planetarias.

Aerofrenado permite una nave espacial para reducir el punto culminante de una órbita elíptica por cepillos repetidos con la atmósfera en el punto más bajo de la órbita. Esto puede ahorrar una cantidad considerable de combustible, ya que toma mucho menos delta-V para entrar en una órbita elíptica en comparación con una órbita circular de baja. Puesto que el frenado se realiza en el transcurso de muchas órbitas, calefacción es comparativamente menor, y no se requiere un escudo térmico. Esto se ha hecho en varias misiones a Marte, como la Mars Global Surveyor, Mars Odyssey y Mars Reconnaissance Orbiter , y al menos una misión Venus, Magallanes.
Aerocaptura es una maniobra mucho más agresivo, la conversión de una órbita hiperbólica entrante a una órbita elíptica en una sola pasada. Esto requiere de un escudo térmico y la navegación mucho más complicado, ya que debe ser completada en un solo paso a través de la atmósfera, ya diferencia de aerofrenado ninguna vista previa de la atmósfera es posible. Si la intención es permanecer en órbita, se requiere al menos una maniobra más de propulsión después aerocaptura-de lo contrario el punto más bajo de la órbita resultante permanecerá en la atmósfera, lo que resulta en una eventual reingreso. Aerocaptura aún no ha sido tratado en una misión planetaria, pero el reingreso saltar por Zond 6 y Zond 7 al regresar lunar eran maniobras aerocaptura, ya que se volvieron una órbita hiperbólica en una órbita elíptica. En estas misiones, ya que no hubo ningún intento de elevar el perigeo después de la aerocaptura, la órbita resultante todavía cruzaba la atmósfera, y el reingreso se produjo en la próxima perigeo.
un Ballute es un dispositivo de arrastre inflable
Paracaídaspueden aterrizar una sonda en un planeta con una atmósfera, por lo general después de la atmósfera ha borrado la mayor parte de la velocidad, el uso de unprotector de calor.
Airbags puede suavizar el aterrizaje final.
Lithobraking, o deteniendo simplemente estrellarse contra el objetivo, se hace generalmente por accidente. Sin embargo, puede hacerse deliberadamente con la sonda se espera para sobrevivir (véase, por ejemplo, Deep Space 2), en cuyo caso se requieren sondas muy resistente y bajas velocidades de aproximación.

Métodos hipotéticos

Concepción de un diseño de motor warp del artista

Una variedad de técnicas de propulsión hipotéticos han considerado que requeriría completamente nuevos principios de la física para ser realizadas o que pueden no existir. Hasta la fecha, estos métodos son altamente especulativas e incluyen:

Unidad Diametric
Unidad Pitch
Unidad Bias
Unidad Disyunción
Métrica de Alcubierre (una forma deunidad de Warp)
Vela diferencial
Los agujeros de gusano - teóricamente posible, pero unachieveable en la práctica con la tecnología actual
Efecto Woodward
Unidades sin reacción - rompe la ley de conservación del momento ; teóricamente imposible
EmDrive - intenta burlar la ley de conservación del momento; puede ser teóricamente imposible
Fotón cohete
A " hiperespacio "Drive basado enla teoría de Heim

Una evaluación de la NASA se encuentra enMarc Millis GEvaluación de avances potenciales de propulsión(2005) y una visión general de investigación de la NASA en esta área está enla brecha de Propulsión Física.

Tabla de métodos

A continuación se muestra un resumen de algunos de los más populares, tecnologías probadas, seguido de métodos cada vez más especulativos.

Cuatro números se muestran. El primero es el velocidad de escape efectiva: la velocidad equivalente que el propulsor deja el vehículo. Esto no es necesariamente la característica más importante del método de propulsión; empuje y el consumo de energía y otros factores pueden ser. Sin embargo:

si el delta-v es mucho más que la velocidad de escape, a continuación, cantidades exorbitantes de combustible son necesarios (véase la sección sobre cálculos, más arriba)
si se trata de mucho más que el delta-v, a continuación, se necesita proporcionalmente más energía; si la potencia es limitada, como con energía solar, esto significa que el trayecto dura un tiempo proporcionalmente más largos

La segunda y la tercera son las cantidades típicas de empuje y los tiempos de combustión típicos del método. Fuera un gravitacionales potenciales pequeñas cantidades de empuje aplicadas durante un largo período dará el mismo efecto que las grandes cantidades de empuje en un período corto. (Este resultado no se aplica cuando el objeto está influenciada significativamente por la gravedad.)

El cuarto es el delta-v máximo esta técnica puede dar (sin puesta en escena). Para los sistemas de propulsión de cohetes de este tipo es una función de la fracción de masa y la velocidad de escape. Fracción de masa para sistemas de cohetes como suele limitarse en peso del sistema de propulsión y el peso tanques. Para un sistema para alcanzar este límite, típicamente la carga útil puede necesitar ser un porcentaje insignificante del vehículo, y así el límite práctico en algunos sistemas puede ser mucho menor.

Métodos de propulsión
Método	Eficaz Escape Velocidad (Km / s)	Empuje (N)	Disparo Duración	Máximo Delta-v (Km / s)	Tecnología preparación nivel
Cohete de combustible sólido			7001600000000000000minutos	7000700000000000000~ 7	70009000000000000009: Vuelo demostrado
Cohete híbrido			7001600000000000000minutos	7000300000000000000> 3	70009000000000000009: Vuelo demostrado
Cohete monopropelente	7000200000000000000de 1 - 3	70003162277660168400,1-100	7000100000000000000milisegundos-minutos	7000300000000000000~ 3	70009000000000000009: Vuelo demostrado
Cohete de combustible líquido			7001600000000000000minutos	7000900000000000000~ 9	70009000000000000009: Vuelo demostrado
Motor iónico electrostático	700211250000000000015-210		7006910989442748929mes / año	7002100000000000000> 100	70009000000000000009: Vuelo demostrado
Salón efecto propulsor (HET)	70012900000000000008-50		7006910989442748929mes / año	7002100000000000000> 100	70009000000000000009: Vuelo demostrado
Cohete Resistojet	70004000000000000002-6	699931622776601684010^-2- 10	7001600000000000000minutos	?	70008000000000000008: Vuelo calificado
Cohete arcjet	70011000000000000004-16	699931622776601684010^-2- 10	7001600000000000000minutos	?	70008000000000000008: Vuelo calificado
Emisión de campo eléctrico de propulsión (FEEP)	7002115000000000000100-130	699531622776601684010^-6-10^-3	7006910989442748929mes / año	?	70008000000000000008: Vuelo calificado
Hélice de plasma pulsado (PPT)	7001200000000000000~ 20	6999100000000000000~ 0.1	7007160996894379980~ 2.000-10.000 horas	?	70007000000000000007: Prototipo hizo una demostración en el espacio
Modo dual propulsión de cohetes	70002850000000000001-4,7	70031000000000000000,1-10⁷	7000100000000000000milisegundos-minutos	7000600000000000000~ 3 - 9	70007000000000000007: Prototipo hizo una demostración en el espacio
Las velas solares	299790: Luz 145-750: Viento	70009000000000000009 / km²@ 1 AU 230 / km²@ 0.2AU 10^-10/ km²@ 4 ly	indefinido	7001400000000000000> 40	70006667000000000009: presión Luz de control de actitud de vuelo probada 6: Implementación de sólo demos en el espacio 5: Luz vela validado en el vacío iluminado
Cohete Tripropellant	700039000000000000002.05 a 05.03	70031000000000000000,1-10⁷	7001600000000000000minutos	7000900000000000000~ 9	70006000000000000006: Prototipo hizo una demostración en la tierra
Hélice Magnetoplasmadynamic (MPD)	700160000000000000020-100	7002100000000000000 100	7005604800000000000semanas	?	70006000000000000006: Modelo-1 kW demos en el espacio
Cohete termal nuclear	7000900000000000000 9	700710000000000000010⁷	7001600000000000000minutos	7001200000000000000> ~ 20	70006000000000000006: Prototipo hizo una demostración en la tierra
Conductores de masas (para propulsión)	70011500000000000000 - 30 ~	700610000000000000010⁴- 10⁸	7006267840000000000meses	?	70006000000000000006: Modelo-32MJ hizo una demostración en la tierra
Propulsión Tether	N / A	70061000000000000001 - 10¹²	7001600000000000000minutos	7000700000000000000~ 7	70006000000000000006: Modelo-31,7 kilometros hizo una demostración en el espacio
Cohete aire-aumentada	70005500000000000005 - 6 En	70031000000000000000,1-10⁷	7000774596669241480segundos-minutos	7000700000000000000> 7?	70006000000000000006: Prototipo hizo una demostración en la tierra
Motor de ciclo de aire líquido	7000450000000000000 4.5	700510000000000000010³- 10⁷	7000774596669241480segundos-minutos	?	70006000000000000006: Prototipo hizo una demostración en la tierra
Hélice inductiva Pulsada (PIT)	700145000000000000010-80	700120000000000000020	7006267840000000000meses	?	70005000000000000005: Componente validado en el vacío
Impulso Específico Variable Magnetoplasma Rocket (VASIMR)	700215500000000000010-300	700262000000000000040 - 1200	7005481054840948510día - mes	7002100000000000000> 100	70005000000000000005: Componente-200 kW validado en el vacío
Campo magnético oscilante amplificada empujador	700170000000000000010-130	69993162277660168400.1 - 1	7005481054840948510día - mes	7002100000000000000> 100	70005000000000000005: Componente validado en el vacío
Cohete solar térmica	70009500000000000007-12	70011000000000000001-100	7005604800000000000semanas	7001200000000000000> ~ 20	70004000000000000004: Componente validada en laboratorio
Radioisótopos cohete	70007500000000000007 - 8	70001400000000999991.3 a 1.5	7006267840000000000meses	?	70004000000000000004: Componente validada en laboratorio
Cohete eléctrica nuclear (Como apoyo eléctrico. Método utilizado)	Variable	Variable	Variable	?	70004000000000000004: Componente-400kW validados en el laboratorio
Proyecto Orión (A corto plazo la propulsión nuclear de pulso)	700160000000000000020-100	701031622776601684010⁹- 10¹²	7005604800000000000varios días	7001450000000000000~ 30-60	70003000000000000003: Validado-900 kg de prueba de concepto
Ascensor espacial	N / A	N / A	indefinido	7001120000000000000> 12	70003000000000000003: prueba de concepto validado
Reaction Engines SABRE	700117250000000000030 / 4.5	70031000000000000000,1-10⁷	7001600000000000000minutos	70009400000000000009.4	70003000000000000003: prueba de concepto validado
Velas magnéticas	7002447500000000000 145-750: Viento	700170000000000000070/40 Mg	indefinido	?	70003000000000000003: prueba de concepto validado
Magnetic vela # Mini-magnetosférica propulsión de plasma	7002200000000000000 200	7002400000000000000~ 1 N / kW	7006267840000000000meses	?	70003000000000000003: prueba de concepto validado
Beam-powered /Laser (Como prop. método impulsado por haz)	Variable	Variable	Variable	?	70003000000000000003: Validado-71m prueba de concepto
Bucle de lanzamiento / Anillo orbital	N / A	7004100000000000000~ 10⁴	7001600000000000000minutos	7001205000000000000>> 11-30	70002000000000000002:Tecnologíaconcepto formulado
De propulsión nuclear de pulso (unidad Proyecto Daedalus ')	700251000000000000020 - 1000	701031622776601684010⁹- 10¹²	7007315576000000000años	7004150000000000000~ 15.000	70002000000000000002: Concepto de la tecnología formulado
Núcleo Gas cohete reactor	700115000000000000010-20	700431622776601684010³- 10⁶	?	?	70002000000000000002: Concepto de la tecnología formulado
Cohete de agua salada Nuclear	7002100000000000000 100	700510000000000000010³- 10⁷	7003180000000000000media hora	?	70002000000000000002: Concepto de la tecnología formulado
Vela Fisión	?	?	?	?	70002000000000000002: Concepto de la tecnología formulado
Fisión-fragmento de cohete	700415000000000000015000	?	?	?	70002000000000000002: Concepto de la tecnología formulado
Cohete fotónico Nuclear	7005299790000000000299790	699731622776601684010^-5- 1	7007997938934885300años-décadas	?	70002000000000000002: Concepto de la tecnología formulado
Cohete de fusión	7002550000000000000100 - 1000	?	?	?	70002000000000000002: Concepto de la tecnología formulado
La antimateria catalizada de propulsión nuclear de pulso	7003210000000000000200 - 4000	?	7005228592913275980días-semanas	?	70002000000000000002: Concepto de la tecnología formulado
Cohete antimateria	700455000000000000010.000-100.000	?	?	?	70002000000000000002: Concepto de la tecnología formulado
Bussard ramjet	70041000110000000002,2 - 20000	?	indefinido	7004300000000000000~ 30.000	70002000000000000002: Concepto de la tecnología formulado
Lanzadores toroidales Gravitoelectromagnetic	7005299790000000000299790: GEM	?	?	7005299790000000000<299790	70001000000000000001: Principios básicos observados y reportados
Método	Eficaz Escape Velocidad (Km / s)	Empuje (N)	Disparo Duración	Máximo Delta-v (Km / s)	Tecnología preparación nivel

Pruebas

Sistemas de propulsión de naves espaciales son a menudo primera estáticamente probados en la superficie de la Tierra, dentro de la atmósfera pero muchos sistemas requieren una cámara de vacío para poner a prueba totalmente. Rockets se suelen ensayaron a una instalación de pruebas de motores de cohetes bien lejos de la vivienda y otros edificios por razones de seguridad. unidades de iones son mucho menos peligrosos y requieren mucho menos estrictas de seguridad, por lo general sólo se necesita una cámara de vacío a gran ish.

Ubicaciones ensayos estáticos famosos se pueden encontrar enRocket Ground Instalaciones de prueba

Algunos sistemas no pueden ser probados de manera adecuada sobre los lanzamientos de tierra y de prueba pueden ser empleados en unlugar de lanzamiento de cohetes.

Recuperado de " http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Spacecraft_propulsion&oldid=544171928 "

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