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Nave espacial de propulsão

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A câmera captura uma vista remoto close-up de um Space Shuttle Motor principal durante um disparo de teste no John C. Stennis Space Center em Hancock County, Mississippi

Nave espacial de propulsão é qualquer método utilizado para acelerar naves espaciais e artificial satélites. Existem muitos métodos diferentes. Cada método tem vantagens e desvantagens, e naves espaciais de propulsão é uma área ativa de pesquisa. No entanto, a maioria espaçonave hoje são impulsionadas por forçando um gás a partir da traseira / traseira do veículo a alta velocidade através de um supersônico de bico Laval. Este tipo de motor é chamado um motor de foguete.

Todos os foguetes uso nave espacial atual químicos ( bipropelente ou sólido de combustível) para o lançamento, embora alguns (tais como o Pegasus foguete e SpaceShipOne) têm usado motores de ar de respiração na sua primeira etapa. A maioria dos satélites têm simples propulsores químicos confiáveis (muitas vezes foguetes monopropelentes) ou foguetes para resistojato orbital da estação de manutenção e algum uso volantes de inércia para controle de atitude. Satélites do bloco soviético tenha usado propulsão elétrica ao longo de décadas, e mais recente ocidental em órbita geo nave espacial estão começando a usá-los para norte-sul stationkeeping e angariação de órbita. Veículos interplanetários usam principalmente foguetes químicos, bem como, embora alguns tenham usado propulsores iônicos e Salão propulsores efeito (dois tipos diferentes de propulsão elétrica) para grande sucesso.

Requisitos

Os satélites artificiais deve ser lançado em orbitar, e uma vez lá, eles devem ser colocados em sua órbita nominal. Uma vez na órbita desejada, muitas vezes eles precisam de alguma forma de controle de atitude para que eles sejam corretamente apontaram para a Terra , o Sol , e possivelmente algum astronômico objeto de interesse. Eles estão também sujeitos a arraste a partir da fina atmosfera , de modo que para ficar em órbita por um longo período de tempo algum tipo de propulsão é ocasionalmente necessária para fazer pequenas correcções ( stationkeeping orbital). Muitos satélites têm de ser movidos de uma órbita para outro ao longo do tempo, e isto também requer a propulsão. Vida útil de um satélite é mais uma vez que tenha esgotado a sua capacidade de ajustar sua órbita.

Nave espacial projetada para viajar mais também precisam de métodos de propulsão. Eles precisam de ser lançado para fora da atmosfera da Terra, assim como satélites fazer. Uma vez lá, eles precisam deixar a órbita e se movimentar.

Para viagens interplanetárias, uma espaçonave deve usar seus motores para deixar a órbita da Terra. Uma vez que tenha feito isso, ele deve de alguma forma fazer o seu caminho para o seu destino. Espaçonave interplanetária atual fazer isso com uma série de ajustes de trajetória de curto prazo. Entre esses ajustes, a nave espacial simplesmente cai livremente ao longo de sua trajetória. Os meios mais eficientes em termos de combustível para mover de uma órbita circular para outro é com um Hohmann transferência de órbita: a nave espacial começa em uma órbita quase circular em torno do Sol Um curto período de empuxo na direção do movimento acelera ou desacelera a nave espacial em uma órbita elíptica em torno do Sol, que é tangente à sua órbita anterior e também para a órbita de seu destino. A nave espacial cai livremente ao longo desta órbita elíptica até que ele chegue ao seu destino, onde outro curto período de impulso acelera ou desacelera-lo para coincidir com a órbita de seu destino. Os métodos especiais tais como aerobraking ou Aerocapture são por vezes utilizados para esse ajuste orbital final.

O conceito do artista de uma vela solar

Alguns métodos de naves espaciais de propulsão tais como velas solares fornecem muito baixo, mas inesgotável impulso; um veículo interplanetário usando um desses métodos seguiria uma trajectória um tanto diferente, seja constantemente empurrar contra a sua direcção de movimento, a fim de diminuir a sua distância a partir do Sol ou empurrar constantemente ao longo do seu sentido de movimento para aumentar a sua distância a partir do Sol O conceito foi testado com sucesso pelos japoneses IKAROS nave espacial de vela solar.

Nave espacial para viagens interestelares também precisam de métodos de propulsão. Nenhum tal nave espacial foi ainda construído, mas muitos projetos foram discutidos. Desde distâncias interestelares são muito grande, uma tremenda velocidade é necessário para obter uma nave espacial para o seu destino em uma quantidade razoável de tempo. Adquirir uma tal velocidade no lançamento e se livrar dele no momento da chegada será um desafio formidável para os designers de naves espaciais.

Eficácia

Quando no espaço, a propósito de um sistema de propulsão é a de mudar a velocidade, ou v, de uma nave espacial. Uma vez que este é mais difícil para naves espaciais mais massiva, os designers geralmente discutir momento , mv. A quantidade de mudança no momento é chamado impulso. Assim, o objectivo de um modo de propulsão no espaço é o de criar um impulso.

Ao lançar uma espaçonave da Terra, um método de propulsão deve superar uma maior força gravitacional para fornecer uma aceleração líquida positiva. Em órbita, qualquer impulso adicional, mesmo muito pequenas, irá resultar em uma mudança no caminho órbita.

A taxa de variação de velocidade é chamado de aceleração e a taxa de variação da quantidade de movimento é chamada de força . Para alcançar uma dada velocidade, pode-se aplicar uma pequena aceleração durante um longo período de tempo, ou pode-se aplicar uma grande aceleração durante um curto período de tempo. Da mesma forma, pode-se alcançar um dado impulso com uma grande força ao longo de um curto período de tempo ou uma pequena força ao longo de um longo período de tempo. Isto significa que, para manobrar no espaço, um método de propulsão que produz pequenas acelerações mas é executado por um longo período de tempo pode produzir o mesmo impulso de propulsão como um método que produz grandes acelerações para um curto período de tempo. Ao lançar a partir de um planeta, pequenas acelerações não pode superar a força gravitacional do planeta e por isso não pode ser usado.

A superfície da Terra está situado bastante profundo em um poço gravitacional. O a velocidade de escape necessária para sair dela é 11,2 km / segundo. Como seres humanos evoluiu num campo gravitacional de 1 g (9,8 m / s²), um sistema de propulsão ideal seria aquele que proporciona uma aceleração contínua de 1 g (embora corpos humanos podem tolerar acelerações muito maiores ao longo de curtos períodos de tempo). Os ocupantes de um foguete ou nave espacial que tem como um sistema de propulsão seria livre de todos os efeitos nocivos do queda livre, tais como náuseas, fraqueza muscular, redução do paladar, ou lixiviação de cálcio a partir dos ossos.

A lei da conservação do momento significa que, para que um método de propulsão para alterar a dinâmica de uma nave espacial que tem de alterar a dinâmica de outra coisa também. Alguns projetos tirar proveito de coisas como campos magnéticos ou leve pressão de modo a alterar a dinâmica da nave espacial, mas no espaço livre do foguete deve trazer alguma massa para acelerar longe, a fim de empurrar-se para a frente. Essa massa é chamada massa de reacção.

Para que um foguete para o trabalho, ele precisa de duas coisas: massa de reacção e de energia. O impulso fornecido pelo lançamento de uma partícula de massa de reacção que tem massa m com velocidade v é mv. Mas esta partícula tem mv energia cinética ² / 2, que deve vir de algum lugar. Num convencional sólido, líquido, ou foguete híbrido, o combustível é queimado, fornecendo a energia, e os produtos da reacção são permitidos para fluir para fora da parte traseira, fornecendo a massa de reacção. Numa propulsor de íons, a eletricidade é usada para acelerar os íons na parte de trás. Aqui alguma outra fonte deve fornecer a energia elétrica (talvez um ou um painel solar reactor nuclear), enquanto os iões de fornecer a massa de reacção.

Quando se discute a eficiência de um sistema de propulsão, os designers frequentemente focar de forma eficaz utilizando a massa de reacção. Massa de reacção deve ser realizada juntamente com o foguete e é irreversivelmente consumidos quando utilizado. Uma forma de medir a quantidade de impulso que pode ser obtido a partir de uma quantidade fixa de massa de reacção é a impulso específico, o impulso por unidade de peso on-Terra (geralmente designado por I_ {sp} ). A unidade para esse valor é segundos. Uma vez que o peso na Terra da massa de reacção é muitas vezes sem importância quando se discute veículos no espaço, impulso específico também pode ser discutida em termos de impulso por unidade de massa. Esta forma alternativa de impulso específico usa as mesmas unidades como a velocidade (por exemplo, m / s), e, de facto, é igual à velocidade de descarga efectiva do motor (normalmente designados v_ {e} ). Desconcertante, ambos os valores são às vezes chamados impulso específico. Os dois valores diferem por um factor de g n, a aceleração padrão da gravidade 9,80665 m / s² ( I_ {sp} g_ \ mathrm {n} = v_ {e} ).

Um foguete com uma velocidade de escape de alto pode conseguir o mesmo impulso com menos massa de reação. No entanto, a energia necessária para o impulso que é proporcional à velocidade de escape, de modo que os motores mais eficiente em termos de massa exigem mais energia, e são tipicamente menos eficiente em termos energéticos. Este é um problema se o motor está a fornecer uma grande quantidade de impulso. Para gerar uma grande quantidade de impulsos por segundo, é necessário usar uma grande quantidade de energia por segundo. Assim, os motores de alta eficiência em massa exigem enormes quantidades de energia por segundo para produzir altas pressões. Como resultado, a maioria dos projetos de alta massa-eficientes motores também oferecem menor impulso devido à indisponibilidade de quantidades elevadas de energia.

Métodos

Métodos de propulsão podem ser classificados com base em seus meios de acelerar a massa de reacção. Existem também alguns métodos especiais para lançamentos, chegadas planetários e desembarques.

Motores de reação

Um motor de reação é um motor que fornece propulsão, expulsando massa de reacção, em conformidade com a terceira lei de Newton do movimento . Esta lei de movimento é mais comumente parafraseado como: "Para cada ação há força, uma força de reação igual, mas oposto".

Exemplos incluem tanto motores de condutas e motores de foguete, e as variações mais incomuns como Salão propulsores efeito, unidades de íons e condutores de massa. Motores duto, obviamente, não são utilizados para a propulsão espacial devido à falta de ar; no entanto, alguns espaçonave proposta tem esses tipos de motores para ajudar a decolagem eo pouso.

Delta-v e propulsor

Foguete razões de massa contra velocidade final, calculados a partir da equação do foguete

Esgotar todo o propulsor utilizável de uma nave espacial através dos motores em uma linha reta no espaço livre iria produzir uma mudança de velocidade líquida ao veículo; este número é denominado ' delta-v "( \ Delta v ).

Se a velocidade de exaustão é, em seguida, constante do total \ Delta v de um veículo pode ser calculada usando a equação de foguetes, em que M é a massa do propulsor, P é a massa da carga (incluindo a estrutura do foguete) e v_e é o velocidade dos gases de escape de foguetes. Isto é conhecido como o Tsiolkovsky equação do foguete:

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

Por razões históricas, como discutido acima, v_e é por vezes escrito como

v_e = I_ {sp} g_ {o}

onde I_ {sp} é o impulso específico do foguete, medido em segundos, e g_ {o} é o aceleração da gravidade ao nível do mar.

Para uma missão alta delta-V, a maioria da massa da sonda deve ser massa de reacção. Uma vez que um foguete deve transportar toda a sua massa de reacção, a maior parte da massa de reacção, inicialmente, vai-despendido para a aceleração da reacção, em vez de massa de carga útil. Se o foguete tem uma carga útil de massa P, a espaçonave precisa mudar sua velocidade por \ Delta v , E tem o motor de foguete de escape velocidade v e, em seguida, a massa M da massa de reacção que é necessária pode ser calculada usando a equação de foguetes e para a fórmula I_ {sp} :

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

Para \ Delta v muito menor do que v e, esta equação é aproximadamente linear, e pouca massa de reacção é necessária. Se \ Delta v é comparável a v e, em seguida, é necessário que haja cerca de duas vezes mais combustível como carga útil e estrutura combinada (que inclui motores, tanques de combustível, e assim por diante). Além disso, o crescimento é exponencial; velocidades muito mais altas do que a velocidade de escape requerem muito elevados rácios de massa de combustível a carga útil e massa estrutural.

Para uma missão, por exemplo, quando do lançamento e pouso em um planeta, os efeitos da atração gravitacional e qualquer arrasto atmosférico deve ser superado pelo uso do combustível. É típico de combinar os efeitos destes e de outros efeitos para uma missão eficaz delta-v. Por exemplo, uma missão de lançamento para a órbita baixa da Terra requer cerca de 9,3-10 km / s delta-v. Estes missão delta-vs são tipicamente integradas numericamente em um computador.

Alguns efeitos tais como Oberth efeito só pode ser utilizado de forma significativa por motores axiais elevadas, tais como motores de foguetes, ou seja, que pode produzir um elevado g-force (impulso por unidade de massa, igual ao delta-v por unidade de tempo).

Uso de energia e eficiência da propulsão

Para todos motores de reação (como foguetes e unidades de iões) um pouco de energia deve ir para acelerar a massa de reacção. Cada motor vai perder um pouco de energia, mas mesmo assumindo 100% de eficiência, para acelerar um escape do motor vai precisar de energia no montante de

\ Frac {1} {2} \ dot m ^ 2 v_e

Essa energia não é necessariamente perdido- alguns deles geralmente acaba como energia cinética do veículo, eo resto é desperdiçado em movimento residual dos gases de escape.

Devido à energia levado nos gases de escape da eficiência de energia de um motor de reacção varia com a velocidade dos gases de escape em relação à velocidade do veículo, isto é chamado a eficiência da propulsão

Comparando a equação foguete (que mostra a quantidade de energia termina no veículo final) e a equação acima (que mostra a energia total necessária) mostra que, mesmo com 100% de eficiência do motor, certamente não toda a energia fornecida acaba no veículo - alguns de que, na verdade, normalmente a maior parte, termina-se como energia cinética dos gases de escape.

A quantidade exata depende da concepção do veículo, ea missão. No entanto, existem alguns pontos fixos úteis:

  • se o I_ {sp} é fixo, para uma missão delta-V, existe um determinado I_ {sp} que minimiza a energia global usado pelo foguete. Isto vem a uma velocidade de escape de cerca de ⅔ da missão delta-v (ver a energia calculada a partir da equação do foguete ). Drives com um impulso específico que é alta e fixa, como propulsores iônicos têm velocidades de escape que podem ser enormemente maior do que isso ideal para muitas missões.
  • Se a velocidade de escape pode ser feito variar de modo a que em cada instante é igual e oposta à velocidade do veículo, em seguida, o consumo de energia mínimo absoluto é alcançado. Quando isto é atingido, os gases de escape no espaço pára e não tem energia cinética; e o rendimento da propulsão é 100% - toda a energia acaba no veículo (em princípio, uma tal unidade seria de 100% eficiente, na prática, não haveria perdas térmicas a partir de dentro do sistema de accionamento e de calor residual nos gases de escape). No entanto, na maioria dos casos, este usa uma quantidade pouco prático de propulsor, mas é uma consideração teórica útil. Em todo o caso, o veículo deve mover-se antes que o método pode ser aplicado.

Algumas unidades (tais como VASIMR ou Hélice de plasma Electrodeless), na verdade, pode variar significativamente sua velocidade de escape. Isso pode ajudar a reduzir o uso de propulsor ou melhorar a aceleração em diferentes fases do voo. No entanto, o melhor desempenho energético e aceleração ainda é obtido quando a velocidade de exaustão é perto da velocidade do veículo. ?on e propostas de plasma unidades geralmente têm velocidades de escape enormemente superior ao ideal (no caso de VASIMR a velocidade menor citado é de cerca de 15 mil m / s em comparação com uma missão delta-v a partir da órbita alta Terra para Marte de cerca de 4000m / s).

Poderia pensar-se que a adição de capacidade de produção de energia é útil, e embora inicialmente isto pode melhorar o desempenho, isto inevitavelmente aumenta o peso da fonte de energia, e, eventualmente, a massa da fonte de energia e os motores associados propulsor e domina o peso do veículo , e em seguida adicionando mais energia dá nenhuma melhoria significativa.

Pois, embora a energia solar ea energia nuclear são fontes virtualmente ilimitadas de energia, a potência máxima que pode fornecer é substancialmente proporcional à massa do motor (ou seja, potência específica assume um valor constante que é em grande parte dependente da tecnologia especial do grupo motopropulsor). Para qualquer poder específico dado, com um grande v_ {e} o que é desejável para salvar massa propulsor, verifica-se que a aceleração máxima é inversamente proporcional à v_ {e} . Por isso, o tempo necessário para chegar a uma delta-v é proporcional a v_ {e} . Assim, este não deve ser demasiado grande.

Energia

No caso ideal m_1 é carga útil e m_0-m_1 é a massa de reacção (isto corresponde a tanques vazios não tendo massa, etc). A energia necessária pode ser simplesmente calculado como

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

Isto corresponde à energia cinética da massa de reacção expulso teria a uma velocidade igual à velocidade de descarga. Se a massa de reacção teve que ser acelerado de velocidade zero para a velocidade de escape, toda a energia produzida iria para a massa de reacção e nada seria deixado para ganho de energia cinética pelo foguete e carga útil. No entanto, se o foguete já se move e acelera (a massa de reacção é expulso na direcção oposta à direcção em que se move o foguete) de energia cinética é adicionado à massa de reacção. Para ver isso, se, por exemplo, v_e = 10 km / s e a velocidade do foguete é de 3 km / s, em seguida, a velocidade de uma pequena quantidade de modificações de massa de reacção gastos de 3 km / s para a frente a 7 km / s para a retaguarda. Assim, enquanto a energia necessária é de 50 MJ por kg de massa de reacção, apenas 20 MJ é utilizado para o aumento da velocidade da massa de reacção. Os restantes 30 MJ é o aumento da energia cinética do foguete e carga útil.

Em geral:

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

Assim, o ganho de energia específico do foguete em qualquer intervalo de tempo pequeno é o ganho de energia do foguete incluindo o combustível restante, dividida pela sua massa, onde o ganho de energia é igual à energia produzida pelo combustível menos o ganho de energia da reacção massa. Quanto maior for a velocidade do foguete, quanto menor for o ganho de energia da massa de reacção; se a velocidade do foguete é mais do que a metade da velocidade de descarga da massa de reacção no mesmo perde a energia a ser expelido, em benefício do ganho de energia do foguete; quanto maior for a velocidade do foguete, quanto maior for a perda de energia da massa de reacção.

Temos

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

onde \ Epsilon é a energia específica do foguete (energia potencial mais cinética) e \ Delta v é uma variável separada, não apenas a mudança de v . No caso de se utilizar o foguete para a desaceleração, isto é, expelir a massa de reacção no sentido da velocidade, v devem ser tomadas negativo.

A fórmula é para o caso ideal novamente, sem energia perdida em calor, etc. O último provoca uma redução de pressão, por isso é uma desvantagem, mesmo quando o objectivo é a perder a energia (desaceleração).

Se a energia é produzida pela própria massa, como um foguete em química, o valor do combustível tem que ser \ Scriptstyle {v_ \ text {e} ^ 2/2} , Em que para o valor de combustível, também a massa do oxidante tem de ser tida em conta. Um valor típico é v_ \ text {e} = 4,5 km / s, correspondendo a um valor de combustível de 10,1 MJ / kg. O valor real de combustível é maior, mas a maior parte da energia é perdida na forma de calor nos gases de escape que o bico não foi capaz de extrair.

A energia necessária E é

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

Conclusões:

  • para \ Delta v \ ll v_e temos E \ approx \ frac {1} {2} m_1 v_ \ text {e} \ Delta v
  • para uma dada \ Delta v , É necessário o mínimo de energia se v_ \ text {e} = 0,6275 \ Delta v , Exigindo uma energia de
E = 0,772 m_1 (\ Delta v) ^ 2 .
A partir da velocidade zero esta é 54,4% mais do que apenas a energia cinética da carga útil. Neste caso ideal a massa inicial é 4,92 vezes a massa final.

Estes resultados se aplicam para uma velocidade de escape fixo.

Devido à Efeito Oberth e a partir de uma velocidade diferente de zero, a energia potencial necessária necessária a partir do propulsor pode ser menor do que o aumento da energia no veículo e da carga útil. Este pode ser o caso quando a massa de reacção tem uma velocidade menor do que depois de ser expulso antes - foguetes são capazes de libertar alguma ou toda a energia cinética inicial do propulsor.

Também, para um dado objectivo, como mover de uma órbita para outra, a necessária \ Delta v pode depender muito da velocidade a que o motor pode produzir \ Delta v e manobras pode até ser impossível se essa taxa é muito baixa. Por exemplo, um lançamento para LEO requer normalmente um \ Delta v de ca. 9,5 km / s (principalmente para a velocidade a ser adquirido), mas se o motor poderia produzir \ Delta v a uma taxa de apenas um pouco mais do que g, seria um lançamento lento, que exige completamente um grande \ Delta v (Pense em pairando sem fazer qualquer progresso em velocidade ou altitude, que custaria um \ Delta v de 9,8 m / s por segundo). Se a taxa só é possível g ou menos, a manobra não pode ser levada a cabo a todos com este motor.

O o poder é dado por

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

onde F é o impulso e um a aceleração devido a isso. Assim, o teoricamente possível pressão por unidade de potência é 2 dividido pelo impulso específico em m / s. A eficiência de impulso é o impulso real em percentagem deste.

Se por exemplo, a energia solar é usada Isso restringe um ; no caso de um grande v_ \ text {e} a possível aceleração é inversamente proporcional a ele, por conseguinte, o tempo necessário para chegar a uma delta-v é proporcional a v_ \ text {e} ; com uma eficiência de 100%:

  • para \ Delta v \ ll v_ \ text {e} temos t \ approx \ frac {m v_ \ text {e} \ Delta v} {2P}

Exemplos:

  • 1000 W de potência, em massa 100 kg, \ Delta v = 5 km / s, v_ \ text {e} = 16 km / s, leva 1,5 meses.
  • 1000 W de potência, em massa 100 kg, \ Delta v = 5 km / s, v_ \ text {e} = 50 km / s, leva 5 meses.

Assim v_ \ text {e} não deve ser demasiado grande.

Poder de relação empuxo

O poder de relação empuxo é simplesmente:

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

Assim, para qualquer P de alimentação do veículo, o impulso que podem ser fornecidas são:

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

Exemplo

Suponha que quer enviar uma sonda espacial 10,000 kg a Marte. A necessária \ Delta v de LEO é de aproximadamente 3000 m / s, utilizando um Hohmann órbita de transferência. Por uma questão de argumento, digamos que os seguintes propulsores podem ser usados:

Motor Velocidade de exaustão eficaz
(Km / s)
Impulso específico
(S)
Massa de combustível
(Kg)
Energia necessária
(GJ)
Energia por kg
de propulsor
potência mínima / impulso Massa gerador de energia / impulso *
Foguetes de combustível sólido
1 100 190.000 95 500 kJ 0,5 kW / N N / D
Bipropelente foguete
5 500 8200 103 12,6 MJ 2,5 kW / N N / D
Ion thruster 50 5.000 620 775 1,25 GJ 25 kW / N 25 kg / N

* - Assume uma potência específica de 1kW / kg

Observe que os motores mais económicos em combustível pode usar muito menos combustível; a sua massa é quase insignificante (em relação à massa da carga e do próprio motor) para alguns dos motores. No entanto, note também que estes requerem uma grande quantidade total de energia. Para o lançamento da Terra, motores requerem uma pressão à relação de peso de mais do que um. Para fazer isso com o íon ou acionamentos elétricos mais teóricas, o motor teria que ser fornecido com um a vários gigawatts de energia - o equivalente a uma grande metropolitana estação geradora. A partir da tabela pode observar-se que este é claramente impraticável com fontes de alimentação de corrente.

Abordagens alternativas incluem algumas formas de propulsão de laser, onde o massa de reacção não fornece a energia necessária para acelerar este processo, com a energia a ser fornecida, em vez de um laser externa ou outra sistema de energia vigas. Pequenos modelos de alguns destes conceitos voaram, apesar de os problemas de engenharia são complexos e os sistemas de energia com base em terra não são um problema resolvido.

Em vez disso, um gerador muito menor, menos potente pode ser incluído, o que levará muito mais tempo para gerar a energia total necessária. Este poder inferior só é suficiente para acelerar uma pequena quantidade de combustível por segundo, e seria insuficiente para o lançamento a partir da Terra. No entanto, durante longos períodos em órbita em que não existe atrito, a velocidade será finalmente obtida. Por exemplo, ele tomou a SMART-1 mais de um ano para chegar à Lua, enquanto com um foguete químico que leva alguns dias. Porque a unidade ion precisa de muito menos combustível, a massa total lançado é geralmente menor, o que normalmente resulta em um menor custo global, mas leva mais tempo.

Planejamento de missão, portanto, envolve frequentemente ajustar e escolher o sistema de propulsão de modo a minimizar o custo total do projecto, e pode envolver a negociação fora os custos de lançamento e duração da missão contra a fração de carga útil.

Motores de foguete

SpaceX de Motor Kestrel é testado

A maioria dos motores de foguetes são combustão interna motores de calor (embora existam formas não a combustão). Motores de foguete geralmente produzem uma massa de reação de alta temperatura, como um gás quente. Isto é conseguido mediante a combustão de um combustível sólido, líquido ou gasoso com um oxidante dentro de uma câmara de combustão. O gás extremamente quente é então permitido escapar através de um rácio de expansão de alta bocal. Este bico em forma de sino é o que dá um motor de foguete sua forma característica. O efeito do bico é o de acelerar dramaticamente a massa, a conversão de a maioria da energia térmica em energia cinética. Velocidade de escape chegar tão alto quanto 10 vezes a velocidade do som ao nível do mar são comuns.

Motores de foguete de fornecer essencialmente os mais altos poderes específicos e altas pressões específicas de qualquer motor utilizado para a propulsão de espaçonaves.

Foguetes de propulsão iônica pode aquecer um plasma ou gás carregado dentro de um garrafa magnética e liberá-lo através de um bocal magnético, de modo que nenhum material sólido necessita de entrar em contacto com o plasma. É claro, a maquinaria para fazer isto é complexo, mas em investigação fusão nuclear tem desenvolvido métodos, alguns dos quais foram propostos para ser utilizados em sistemas de propulsão, e alguns têm sido testadas em laboratório.

Ver motor de foguete para uma lista de vários tipos de motores de foguete através de diferentes métodos de aquecimento, incluindo química, elétrica, solar e nuclear.

Propulsão eletromagnética

Este motor acelera íons teste usando forças eletrostáticas

Em vez de depender de alta temperatura e dinâmica de fluidos para acelerar a massa de reacção a altas velocidades, há uma variedade de métodos que utilizam electrostáticos ou electromagnéticos forças para acelerar a massa de reacção directa. Normalmente, a massa de reacção é uma corrente de iões . Um tal motor tipicamente utiliza energia eléctrica, por um lado para ionizar átomos, e, em seguida, para criar um gradiente de voltagem para acelerar os iões a elevadas velocidades de escape.

A idéia de propulsão elétrica remonta a 1906, quando Robert Goddard considerado a possibilidade em seu caderno pessoal. Konstantin Tsiolkovsky publicada a idéia em 1911.

Para essas unidades, nas velocidades mais altas de escape, eficiência energética e de impulso são todos inversamente proporcional à velocidade de escape. Sua velocidade de escape muito elevada significa que eles exigem grandes quantidades de energia e, portanto, com fontes de energia práticos fornecer baixo empuxo, mas usar quase nenhum combustível.

Para algumas missões, particularmente razoavelmente perto do sol, a energia solar pode ser suficiente, e tem sido muito utilizada, mas para outros ainda mais fora ou na maior potência, é necessário energia nuclear; motores de desenho a sua energia de uma fonte nuclear são chamados foguetes elétricas nucleares.

Com qualquer fonte de corrente de energia eléctrica, química, nuclear ou solar, a quantidade máxima de energia que pode ser gerada limita a quantidade de impulso que pode ser produzido para um valor pequeno. A geração de energia adiciona massa significativa para a sonda, e em última análise, o peso da fonte de alimentação limita o desempenho do veículo.

Geradores nucleares correntes são aproximadamente metade do peso de painéis solares por watt de energia fornecida, a distâncias terrestres do Sol Geradores de energia químicos não são utilizados devido à energia total disponível muito inferior. Potência irradiada para a nave espacial mostra algum potencial. No entanto, a dissipação do calor residual de qualquer usina de energia pode fazer qualquer sistema de propulsão que requer uma fonte de energia separada inviável para viagens interestelares.

6 kW propulsor Hall em operação na NASA Jet Propulsion Laboratory.

Alguns métodos electromagnéticos:

  • Propulsores de íons (íons acelerar primeiro e depois neutralizar o feixe de iões com uma corrente de elétrons emitido a partir de um cátodo chamado um neutralizador)
    • Propulsor de íons eletrostática
    • O campo elétrico emissão de Propulsão
    • Salão efeito propulsor
    • Hélice de colóide
  • Propulsores electrotérmicos (campos electromagnéticos são usados para gerar um plasma a aumentar o calor do propulsor granel, a energia térmica transmitida para o gás propulsor é depois convertida em energia cinética de um bocal de qualquer material de construção física ou por meios magnéticos)
    • DC arcjet
    • arcjet microondas
    • Hélice de plasma pulsado
    • Helicon Duplo Thruster Camada
  • Propulsores eletromagnéticos (íons são acelerados, quer pela Força de Lorentz ou pelo efeito de campos electromagnéticos, onde o campo eléctrico não é na direcção da aceleração)
    • Propulsor Magnetoplasmadynamic
    • Electrodeless propulsor de plasma
    • Propulsor indutivo Pulsed
    • Variável foguete impulso magnetoplasma específico (VASIMR)
  • Motoristas de massa (para a propulsão)

Em electrothermal e propulsores eletromagnéticos, ambos os íons e elétrons são acelerados em simultâneo, nenhum neutralizador é necessária.

Sem massa de reacção interna

Estudo da NASA de uma vela solar. A vela seria metade de um quilômetro de largura.

O lei de conservação do impulso é geralmente tomado como implicando que qualquer motor que utiliza nenhuma massa de reacção não pode acelerar o centro de massa de uma nave espacial (mudança de orientação, por outro lado, é possível). Mas o espaço não é vazio, especialmente espaço no interior do Sistema Solar; há campos de gravitação, campos magnéticos, ondas eletromagnéticas . vento solar ea radiação solar. As ondas eletromagnéticas em particular, são conhecidos por conter ímpeto, apesar de estar sem massa; especificamente o fluxo de momento de densidade P de uma onda EM é quantitativamente um vezes / c o vector de Poynting S, isto é, P = S / C, onde C é a velocidade da luz. Métodos de propulsão campo que não dependem de massa de reacção deve, assim, tentar tirar proveito desse fato acoplando a um campo de força-rolamento tais como uma onda EM que existe nas imediações da embarcação. No entanto, uma vez que muitos desses fenômenos são difusas na natureza, estruturas de propulsão correspondentes precisa ser proporcionalmente grande.

Existem várias unidades espaciais diferentes que precisam pouca ou nenhuma massa de reação para funcionar. A sistema de propulsão baraço emprega um cabo longo com uma elevada resistência à tração para mudar de órbita uma nave espacial, como pela interação com o campo magnético de um planeta ou por meio de troca de momento com outro objeto. As velas solares dependem de pressão de radiação de energia eletromagnética, mas eles requerem uma superfície grande coleção de funcionar eficazmente. O vela magnético desvia as partículas carregadas do vento solar com o campo magnético, dando, assim, o impulso para a nave espacial. Uma variante é a sistema de propulsão plasma mini-magnetosfera, que utiliza uma pequena nuvem de plasma realizado em um campo magnético para defletir partículas carregadas do Sol. Um E-sail iria usar fios muito finos e leves segurando uma carga elétrica para desviar essas partículas, e pode ter direcionalidade mais controlável.

Como prova de conceito, NanoSail-D se tornou o primeiro nanosatélite a orbitar a Terra . Há planos para adicioná-los aos futuros satélites de órbita da Terra, permitindo-lhes DE-órbita e queimar-se uma vez que eles não são mais necessários. Cube vela visa combater sucata de espaço.

O Japão também lançou sua própria vela alimentado sondas solares IKAROS maio 2010. IKAROS demonstrou com sucesso propulsão e orientação e ainda está voando hoje.

Um satélite ou outro veículo espacial está sujeita à lei da conservação do momento angular , o que restringe um corpo a partir de uma mudança líquida em velocidade angular . Assim, para um veículo de alterar a sua orientação relativa sem gastar massa de reacção, uma outra parte do veículo pode rodar no sentido oposto. Forças externas não conservadoras, principalmente gravitacionais e atmosféricos, pode contribuir com até vários graus por dia para o momento angular, assim que os sistemas secundários são projetados para "sangrar" energias rotacionais indesejáveis construídas ao longo do tempo. Por conseguinte, muitos sonda utilizar rodas de reacção ou momento controle giroscópios para controlar a orientação no espaço.

A estilingue gravitacional pode transportar uma sonda espacial para a frente a outros destinos sem a despesa de massa de reação. Ao aproveitar a energia gravitacional de outros objetos celestiais, a nave espacial pode pegar energia cinética. No entanto, ainda mais energia pode ser obtida a partir da gravidade auxiliar se foguetes são utilizados.

Propulsão planetário e atmosférica

Mecanismos de lançamento

Conceito de um artista de uma catapulta eletromagnética na Lua

Alta pressão é de vital importância para o lançamento Terra. Impulso tem de ser maior do que o peso (ver também a gravidade arrasto). Muitos dos métodos de propulsão acima dão uma razão de impulso / peso de menos do que 1, e por isso não pode ser usada para o lançamento.

Todas as naves espaciais usam motores atuais foguetes químicos ( bipropelente ou de combustível sólido) para o lançamento. Outras fontes de energia, tais como nuclear têm sido propostos e testados, mas a segurança, as considerações ambientais e políticas até agora têm restringido a sua utilização.

Uma vantagem que tem em nave espacial lançamento é a disponibilidade de infra-estrutura no terreno para ajudá-los. Proposto mecanismos de lançamento assistida-terra não-foguetes spacelaunch incluem:

  • Elevador espacial (um cabo para a órbita geoestacionária)
  • Loop de lançamento (de um loop de rotação muito rápida fechado cerca de 80 km de altura)
  • Chafariz espaço (um edifício muito alto sustentado por uma corrente de massas demitido de base)
  • Anel orbital (um anel ao redor da Terra com raios pendem para fora rolamentos)
  • Hypersonic skyhook (uma corrente orbital rápido fiação)
  • Catapulta eletromagnética (railgun,coilgun) (uma arma elétrica)
  • Lançamento trenó-foguete
  • Gun Espaciais (Projeto HARP,acelerador ram) (uma arma química alimentado)
  • Foguetes de propulsão alimentado com vigas e jatos alimentado a partir de terra através de um feixe
  • Plataformas de alta altitude para ajudar fase inicial
  • Dirigível Orbital

Motores Airbreathing

Estudos mostram que em geral motores de ar de respiração convencionais, tais como ramjets ou turborreatores são basicamente muito pesado (ter uma proporção muito baixa de impulso / peso) para dar uma melhoria significativa no desempenho quando instalado em si um veículo de lançamento. No entanto, os veículos lançadores pode ser iniciado a partir do ar veículos de elevação separadas (por exemplo, B-29, Pegasus Rocket and White Knight) que utilize tais sistemas de propulsão. Os motores a jato montados em um trilho de lançamento também pode ser usado assim.

Por outro lado, os motores de velocidade muito leves ou muito elevadas, que têm sido propostos tirar proveito do ar durante a subida:

  • SABRE - um hidrogénio leve alimentada turbojet com precooler
  • ATREX - um hidrogénio leve alimentada turbojet com precooler
  • Líquido motor de ciclo de ar - um motor de jato de hidrogênio abasteceu que liquefaz o ar antes de queimá-lo em um motor de foguete
  • Motores a jato que usam combustão supersônica - Scramjet

Lançadores de foguetes normais voar quase verticalmente antes de rolar a uma altitude de algumas dezenas de quilômetros antes de queimar os lados para a órbita; Isto desperdiça subida vertical inicial propulsor, mas é ideal uma vez que reduz grandemente airdrag. Motores Airbreathing queimar propulsor com muito mais eficiência e isso permitiria um lançamento trajetória muito mais plana, os veículos normalmente voar aproximadamente tangencialmente à superfície da terra até deixar a atmosfera, em seguida, executar uma queimadura foguete para colmatar a final delta-v a velocidade orbital.

Planetário chegada e desembarque

Uma versão de teste do sistema de airbags Mars Pathfinder

Quando um veículo é para entrar em órbita ao redor de seu planeta de destino, ou quando ele é a terra, deve ajustar a sua velocidade. Isso pode ser feito usando todos os métodos listados acima (desde que possam gerar um impulso bastante alta), mas existem alguns métodos que podem tirar proveito de atmosferas e / ou superfícies planetárias.

  • Aerobraking permite que uma nave espacial para reduzir o ponto alto de uma órbita elíptica por escovas repetidos com a atmosfera no ponto mais baixo da órbita. Isso pode economizar uma quantidade considerável de combustível, uma vez que leva muito menos delta-V para inserir uma órbita elíptica em comparação com uma órbita circular baixa. Uma vez que a travagem é feito ao longo de muitos órbitas, o aquecimento é relativamente menor, e um escudo de calor não é necessária. Isso tem sido feito em várias missões a Marte, como a Mars Global Surveyor, Mars Odyssey e Mars Reconnaissance Orbiter , e pelo menos uma missão Venus, Magellan.
  • Aerocapture é uma manobra muito mais agressiva, a conversão de uma órbita hiperbólica de entrada para uma órbita elíptica numa só passagem. Isso requer um escudo térmico e navegação muito mais complicado, uma vez que deve ser concluída em uma passagem através da atmosfera, e ao contrário aerobraking nenhuma visualização do ambiente é possível. Se a intenção é para permanecer em órbita e, em seguida, pelo menos, mais uma manobra de propulsão necessária é depois Aerocapture-de outra forma o ponto mais baixo da órbita resultante irá permanecer na atmosfera, resultando num eventual re-entrada. Aerocapture ainda não foi julgado em uma missão planetária, mas a re-entrada pular por Zond 6 e Zond 7 em cima do retorno lunar eram manobras Aerocapture, uma vez que virou uma órbita hiperbólica em uma órbita elíptica. Nessas missões, uma vez que não houve qualquer tentativa de elevar o perigeu após a Aerocapture, a órbita resultante ainda cruzou a atmosfera, e reentrada ocorreu no próximo perigeu.
  • um Ballute é um dispositivo de arrasto inflável
  • Parachutespode pousar uma sonda em um planeta com uma atmosfera, geralmente após a atmosfera tenha esfregado fora a maioria da velocidade, usando umprotetor de calor.
  • Airbags pode suavizar o pouso final.
  • Lithobraking, ou parar, simplesmente sensacional para o destino, é feito geralmente por acidente. No entanto, isso pode ser feito deliberadamente com a sonda de esperar que sobrevivam (ver, por exemplo, espaço profundo 2), caso em que são necessárias sondas muito resistentes e baixas velocidades de aproximação.

Métodos hipotéticos

Concepção artística de um projeto de motor de dobra

Uma variedade de técnicas de propulsão hipotéticos foram considerados que exigiria inteiramente novos princípios da física a ser realizados ou que pode não existir. Até à data, estes métodos são altamente especulativa e incluem:

  • Unidade Diametric
  • Afastamento de carro
  • Unidade viés
  • Unidade de disjunção
  • Alcubierre unidade (uma forma demovimentação da urdidura)
  • Vela diferencial
  • Buracos de minhoca - teoricamente possível, mas unachieveable na prática com a tecnologia atual
  • Efeito Woodward
  • Unidades Reactionless - quebra a lei de conservação do momento ; teoricamente impossível
  • EmDrive - tenta contornar a lei da conservação do momento; pode ser teoricamente impossível
  • Photon foguete
  • Um " hiperespaço "Drive com base emteoria Heim

Uma avaliação NASA é encontrado emMarc Millis GAvaliando descobertas potenciais de propulsão(2005) e uma visão geral de pesquisa da NASA nesta área é aBreakthrough Propulsion Physics.

Tabela de métodos

Abaixo está um resumo de algumas das mais populares tecnologias, comprovadamente, seguido de métodos cada vez mais especulativos.

Quatro números são mostrados. A primeira é a velocidade de exaustão eficaz: a velocidade equivalente que o propulsor deixa o veículo. Esta não é, necessariamente, a característica mais importante do método de propulsão; pressão e consumo de energia e outros factores podem ser. Contudo:

  • se o delta-v é muito mais do que a velocidade de escape, então quantidades exorbitantes de combustível são necessários (veja a seção sobre cálculos, acima)
  • se é muito mais do que o delta-v, então, é necessária proporcionalmente mais energia; se a energia é limitado, tal como com a energia solar, isto significa que o percurso leva um tempo proporcionalmente mais

O segundo eo terceiro são os valores típicos de empuxo e os tempos típicos de queimaduras do método. Fora de um potencial gravitacional pequenas quantidades de impulso aplicadas durante um longo período dará o mesmo efeito que grandes quantidades de impulso ao longo de um curto período. (Este resultado não se aplica quando o objeto é significativamente influenciado pela gravidade.)

O quarto é o delta-v máximo esta técnica pode dar (sem teste). Para os sistemas de propulsão de foguete-como esta é uma função da fração de massa e velocidade de escape. Fração de massa para sistemas de foguetes-como é geralmente limitado pelo peso sistema de propulsão e peso de tancagem. Para que um sistema para atingir este limite, tipicamente a carga pode ter de ser uma percentagem insignificante do veículo, e de modo que o limite prático em alguns sistemas pode ser muito menor.

Métodos de propulsão
Método Eficaz
Escape
Velocidade
(Km / s)
Impulso
(N)
Acendimento
Duração
Máximo
Delta-v
(Km / s)
Tecnologia
prontidão
nível
Foguete de combustível sólido 7001600000000000000minutos 7000700000000000000~ 7 70009000000000000009: Voo comprovada
Foguete híbrido 7001600000000000000minutos 7000300000000000000> 3 70009000000000000009: Voo comprovada
Monopropelente foguete 70002000000000000001-3 70003162277660168400,1-100 7000100000000000000milissegundos-minuto 7000300000000000000~ 3 70009000000000000009: Voo comprovada
Foguete de combustível líquido 7001600000000000000minutos 7000900000000000000~ 9 70009000000000000009: Voo comprovada
Propulsor de íons eletrostática 700211250000000000015-210 7006910989442748929meses / anos 7002100000000000000> 100 70009000000000000009: Voo comprovada
Salão efeito propulsor (HET) 70012900000000000008-50 7006910989442748929meses / anos 7002100000000000000> 100 70009000000000000009: Voo comprovada
Foguete resistojato 70004000000000000002-6 699931622776601684010-2- 10 7001600000000000000minutos ? 70008000000000000008: Voo qualificado
Foguete Arcjet 70011000000000000004-16 699931622776601684010-2- 10 7001600000000000000minutos ? 70008000000000000008: Voo qualificado
O campo elétrico emissão de Propulsão (Feep) 7002115000000000000100-130 699531622776601684010-6-10-3 7006910989442748929meses / anos ? 70008000000000000008: Voo qualificado
Hélice de plasma pulsado (PPT) 700120000000000000020 ~ 6999100000000000000~ 0,1 7007160996894379980~ 2,000-10,000 horas ? 70007000000000000007: Prototype demoed no espaço
Modo Dual propulsão de foguetes 70002850000000000001-4,7 70031000000000000000,1-107 7000100000000000000milissegundos-minuto 7000600000000000000~ 3-9 70007000000000000007: Prototype demoed no espaço
As velas solares 299.790: Luz
145-750: Vento
70009000000000000009 / km2@ 1 AU
230 / km2@ 0.2AU
10-10/ km24 @ ly
indeterminado 7001400000000000000> 40 70006667000000000009: Uma leve pressão atitude de controle de vôo comprovado
6: Implantar somente demoed no espaço
5: Luz de vela acesa validado em vácuo
Foguete Tripropellant 70003900000000000002,5-5,3 70031000000000000000,1-107 7001600000000000000minutos 7000900000000000000~ 9 70006000000000000006: Prototype demoed em terreno
Propulsor Magnetoplasmadynamic (MPD)700160000000000000020-100 7002100000000000000 100 7005604800000000000semanas ? 70006000000000000006: Modelo-1 kW demoed no espaço
Foguete térmica nuclear 7000900000000000000 9 7007100000000000000107 7001600000000000000minutos 7001200000000000000> ~ 20 70006000000000000006: Prototype demoed em terreno
Motoristas de massa (para a propulsão) 70011500000000000000 - 30 ~ 7006100000000000000104- 108 7006267840000000000meses ? 70006000000000000006: Model-32MJ demoed em terreno
Propulsão Tether N / D 70061000000000000001-1012 7001600000000000000minutos 7000700000000000000~ 7 70006000000000000006: Model-31,7 km demoed no espaço
Foguete aumentada-Air 70005500000000000005-6 70031000000000000000,1-107 7000774596669241480segundos-minuto 7000700000000000000> 7? 70006000000000000006: Prototype demoed em terreno
Líquido motor de ciclo de ar 7000450000000000000 4,5 7005100000000000000103- 107 7000774596669241480segundos-minuto ? 70006000000000000006: Prototype demoed em terreno
Propulsor indutivo Pulsada (PIT) 700145000000000000010-80 700120000000000000020 7006267840000000000meses ? 70005000000000000005: Componente validado em vácuo
Variável de Rocket Impulse magnetoplasma Específica (VASIMR) 700215500000000000010-300 700262000000000000040 - 1200 7005481054840948510dias - meses 7002100000000000000> 100 70005000000000000005: Component-200 kW validado no vácuo
Campo magnético oscilante amplificado thruster 700170000000000000010-130 69993162277660168400,1-1 7005481054840948510dias - meses 7002100000000000000> 100 70005000000000000005: Componente validado em vácuo
Foguete solar térmica 70009500000000000007-12 70011000000000000001-100 7005604800000000000semanas 7001200000000000000> ~ 20 70004000000000000004: Componente validada em laboratório
Radioisótopos foguete 70007500000000000007-8 70001400000000999991,3-1,5 7006267840000000000meses ? 70004000000000000004: Componente validada em laboratório
Foguete elétrico Nuclear (Como prop elétrico. Método utilizado) Variável Variável Variável ? 70004000000000000004: Component-400kW validada em laboratório
Projeto Orion (Near prazo de propulsão nuclear de pulso) 700160000000000000020-100 7010316227766016840109- 1012 7005604800000000000vários dias 7001450000000000000~ 30-60 70003000000000000003: Validado-900 kg-de-prova conceito
Elevador espacial N / D N / D indeterminado 7001120000000000000> 12 70003000000000000003: prova-de-conceito Validado
Motores de reacção SABRE 700117250000000000030 / 4,5 70031000000000000000,1-107 7001600000000000000minutos 70009400000000000009.4 70003000000000000003: prova-de-conceito Validado
Velas magnéticos 7002447500000000000 145-750: Vento 700170000000000000070/40 Mg indeterminado ? 70003000000000000003: prova-de-conceito Validado
Magnetic vela # propulsão plasma Mini-magnetospheric 7002200000000000000 200 7002400000000000000~ 1 N / kW 7006267840000000000meses ? 70003000000000000003: prova-de-conceito Validado
/ Movidos a feixede laser (Como prop. método alimentado por feixe) Variável Variável Variável ? 70003000000000000003:-de-prova conceito Validated-71m
Loop de lançamento /anel Orbital N / D 700410000000000000010 ~4 7001600000000000000minutos 7001205000000000000>> 11-30 70002000000000000002:Tecnologiaconceito formulado
Propulsão de pulso nuclear (unidade do Projeto Daedalus ') 700251000000000000020 - 1000 7010316227766016840109- 1012 7007315576000000000anos 7004150000000000000~ 15.000 70002000000000000002: Conceito da tecnologia formulados
Foguete reator núcleo de gás 700115000000000000010-20 7004316227766016840103- 106 ? ? 70002000000000000002: Conceito da tecnologia formulados
Foguete de água salgada Nuclear 7002100000000000000 100 7005100000000000000103- 107 7003180000000000000meia hora ? 70002000000000000002: Conceito da tecnologia formulados
Fissão vela ? ? ? ? 70002000000000000002: Conceito da tecnologia formulados
Fissão-fragmento de foguete 700415000000000000015.000 ? ? ? 70002000000000000002: Conceito da tecnologia formulados
Foguete fotônico Nuclear 7005299790000000000299.790 699731622776601684010-5- 1 7007997938934885300anos décadas- ? 70002000000000000002: Conceito da tecnologia formulados
Fusão foguete 7002550000000000000100 - 1000 ? ? ? 70002000000000000002: Conceito da tecnologia formulados
Antimatter catalisada propulsão de pulso nuclear 7003210000000000000200 - 4000 ? 7005228592913275980dias-semana ? 70002000000000000002: Conceito da tecnologia formulados
Antimatéria foguete 700455000000000000010.000-100.000 ? ? ? 70002000000000000002: Conceito da tecnologia formulados
Bussard ramjet 70041000110000000002,2 - 20.000 ? indeterminado 7004300000000000000~ 30.000 70002000000000000002: Conceito da tecnologia formulados
Lançadores toroidal Gravitoelectromagnetic 7005299790000000000299.790: GEM ? ? 7005299790000000000<299790 70001000000000000001: Princípios básicos observados e relatados
Método Eficaz
Escape
Velocidade
(Km / s)
Impulso
(N)
Acendimento
Duração
Máximo
Delta-v
(Km / s)
Tecnologia
prontidão
nível

Ensaio

Sistemas de propulsão de naves espaciais são frequentemente primeiro estaticamente testada na superfície da Terra, no interior da atmosfera mas muitos sistemas requerem uma câmara de vácuo para testar completamente. Rockets são geralmente testados em um laboratório de ensaio motor de foguete bem longe de habitação e outros edifícios por razões de segurança. unidades Ion são muito menos perigoso e requer muito menos rigorosas de segurança, geralmente é apenas necessário uma câmara de vácuo grande-ish.

Locais de teste estáticos famosas podem ser encontradas eminstalações de teste de foguetes terra

Alguns sistemas não podem ser adequadamente testados no terreno e lançamentos de teste podem ser utilizados em umlançamento de Rocket Site.

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