Ha nincs súrlódás, akkor miért nem jók a hagyományos rakéták a csillagközi utazásokhoz?

Amint kifogy az üzemanyag, leáll a gyorsulás (igaz, számottevően lassulni sem fog a nyílt űrben). Minél nagyobb sebességet akarsz elérni, annál több üzemanyag kell, ami tovább növeli a tömeget, ami miatt szintén egyre több üzemanyag kell... és stb. A csillagközi távolságok pedig irdatlan nagyok, a Mars utazást is hónapokban számolják, még akkor is, ha a Föld-Mars távolság a legideálisabb. Márpedig a Mars távolsága nagyságrendekkel kisebb, mint a legközelebbi csillagé.

Szóval úgy tűnik, a kémiai reakción alapuló hajtómű "nem ideális" a csillagközi távolságok leküzdésére. Attól, hogy emberi mértékkel mérve észszerű idő alatt érjük el a legközelebbi csillagrendszert, még nagyon messze vagyunk (szerintem évszázadok). Hacsak a technológiai szingularitás miatt fel nem gyorsul a technikai fejlődés. De azt meg ugye meg is kell érnie az emberiségnek.

#1

Ha sikerülne elérni a fénysebesség 95%-át, akkor 5 év alatt a legközelebbi csillagot simán elérnénk.

Vagy mondjuk ötvenpár év alatt 50 fényévnyi távolságot tehetnénk meg.

Ami azt illeti, már a fénysebeség 1/10-e is korszakalkotó dolog lenne, azzal már lehetne csillagközi expedíciót tervezni, igaz, több generációs űrhajóval. De jelenleg ez is elérhetetlen.

Jelenleg a leggyorsabb ember által készített űreszköz (Parker Solar) ~700000 km/óra sebességet tud. A fény 1080000000 km/óra. erős 1500-szor gyorsabb. Tehát a Solar Probe is csak több mint 6000 év múlva érne a legközelebbi csillaghoz. Az embert szállító űrhajók közül tán az Apollo 10 volt a leggyorsabb a maga ~40000 km/órás sebességével (a fény ennél olyan 28000-szer gyorsabb, tehát a legközelebbi csillagig az út több mint 110000 évig tartana).

Szóval odébb van ez még.

Olyan hajtómű kell, ami minimális tömegkidobálással (tehát a sok kidobott tömeg helyett kevés, sokkal gyorsabban kidobott tömeggel gyárt lendületet) nagyon sokáig tud működni.

A rakétahajtóművek sok tömeget dobnak ki viszonylag lassan és rövid ideig képesek erre.

Egy jó teljesítményű ionhajtómű, esetlegesen turbóként plazma-ionhajtómű például viszonylag kevés kidobandó tömeggel, nagy sebességű tömegkidobással tud nagyon sokáig működni. A tolóereje töredéke a kémiai rakétákénak, de mivel nem csak percekig tud gyorsítani, hanem szinte akármennyi ideig, ez nem probléma.

Ugyanígy, a "kicsi erő hosszan többet ér a rövid idejű nagy erőnél" elve alapján egy napvitorla, egy lézersugárral tolt több tonnás hajó sokkal nagyobb sebességet tud elérni, mint egy kémiai rakéta, pedig a tolóereje olyan kicsi, hogy egy marmonkanna tablettás bort nem emelne fel a padlóról. :)

A másik megoldás, ha nagyon nagy energiasűrűségű hajtóanyaggal dolgozol, így kis üzemanyag-tömeg is nagy tolóerőt érhet el.

Erre volt terv régen a Daedalus hajóterv, ami kis fúziós robbanásokkal hajtaná magát, vagy az Orion, ami kis fissziós robbanásokkal.

A maga idejében ezek nem voltak reálisan megvalósíthatóak, de nem kizárt, hogy a közeljövőben újra előkerülnek ezek a tervek.

"sok kidobott tömeg helyett kevés, sokkal gyorsabban kidobott tömeggel"

Pont ezen filózok, hogy a hagyományos rakéta hajtúművekből kiáramló forró gáz sebességénél nem tud gyorsabban haladni egy űrhajó, tehát az űrben az a max sebesség, amennyivel a gáz áramlik ki hátul. És itt jönnek képbe az egyéb meghajtások, amik nagy sebességre, de sajnos kis erővel gyorsítják az eszközt.

#7

De tud, csak az elérendő sebességgel exponenciálisan arányos a szükséges üzemanyag mennyisége.

[link]

Ez alapján (ideális esetben) akkor érhető el a hajtóanyag kiáramlási sebessége az űrhajóval, ha a hajtóanyag tömege az űrhajó üres tömegének kb. 1,73-szorosa. Ha viszont ennek a sebességnek a dupláját akarjuk elérni, akkor már kb. 6,39-szer nagyobb tömegű üzemanyag kell az űrhajó üres tömegénél. Még nagyobb sebességeknél a növekedés még drasztikusabb.

"Pont ezen filózok, hogy a hagyományos rakéta hajtúművekből kiáramló forró gáz sebességénél nem tud gyorsabban haladni egy űrhajó, tehát az űrben az a max sebesség, amennyivel a gáz áramlik ki hátul. "

Csak a 8-ashoz tenném hozzá (ami teljes egészében igaz), hogy ha van egy akármilyen sebességgel az űrben repülő rakétád, akár fél fénysebességgel, ha abból hátrafelé csak kézzel kidobsz egy téglát az is gyorsít rajta.

Az, hogy a maximum sebesség legfeljebb annyi, mint a kiáramló gázsebesség, abból a téves gondolatból származik, hogy 1. a rakéta a kiáramló gázon támaszkodik, 2. a rakéta lassul, ha nincs hajtás.

Bármi kicsi tolóerő gyorsít.

Csak kicsi lassabban, nagy gyorsabban.