שיטות הנעה של חללית
 |
יש להשלים ערך זה: בערך זה חסר תוכן מהותי.
| |
שיטות הנעה של חללית הן שיטות של האצת חלליות מכדור הארץ אל החלל והאצה בחלל עצמו. קיים מגוון גדול של שיטות הנעה, המתאימות לצרכים שונים: מהשלב הראשון של הרמת כלי כבד אל מעבר לאטמוספירה, האצת לווין אל קצוות מערכת השמש, וגם שמירת לווין במסלול סביב כדור הארץ.
רכבי חלל משוגרים למסלול ושם מאיצים עד להקפה במסלול. שלב זה דורש את מרבית הדלק וכוח הדחף. לשם כך בדרך כלל משמש מנוע דלק נוזלי, ולעיתים מנוע דלק מוצק ואף מנוע המשתמש בחמצן שבאוויר לשלב הראשון (בטיל הפגאסוס ו-ספייס שיפ 1).
גם כאשר הרכב (לווין למשל) במסלול הרצוי הוא צריך מערכת בקרת מיקום כדי לבצע תיקוני מסלול: הלוויינים מושפעים מחיכוך עם האטמוספירה (שהיא דלילה מאד בגובה הזה), כך שכדי שישארו זמן רב במסלול הם צריכים מערכת דחיפה שתפעל מדי פעם ותבצע תיקונים קטנים. לוויינים צריכים לפעמים לעבור ממסלול אחד למסלול אחר מפעם לפעם, וגם זה דורש כוח הנעה. כאשר לווין מאבד את יכולתו להסדיר את מסלולו, זמן השימוש בו נגמר. מערכות ההנעה הללו יוצרות דחף קטן והן שונות מאד מההנעה בזמן השיגור.
שיטות הנעה
| דרך | מתקף סגולי בשניות | דחף (ניוטונים) | משך זמן |
|---|---|---|---|
| שיטות הנעה קיימות | |||
| מנוע דלק מוצק | 100–400 | 103- 107 | דקות |
| טיל היברידי | 150–420 | דקות | |
| Monopropellant rocket | 100–300 | 0.1–100 | אלפיות השנייה - דקות |
| Momentum wheel (בקרת עמדה בלבד) | לא זמין | 0.001–100 | לא מוגדר |
| Bipropellant rocket | 100–400 | 0.1–107 | דקות |
| Tripropellant rocket | 250–450 | דקות | |
| Dual mode propulsion rocket | |||
| Air-augmented rocket | 500–600 | שניות-דקות | |
| Liquid air cycle engine | 450 | שניות-דקות | |
| Resistojet rocket | 200–600 | 10-2–10 | דקות |
| Arcjet rocket | 400–1,600 | 10-2–10 | דקות |
| Hall effect thruster (HET) | 800–5,000 | 10-3–10 | חודשים |
| מנוע יונים | 1,500–8,000 | 10-3–10 | חודשים |
| Field Emission Electric Propulsion (FEEP) | 10,000–13,000 | 10-6–10-3 | שבועות |
| מדחף מגנטו-פלזמי דינמי | 2,000–10,000 | 100 | שבועות |
| Pulsed plasma thruster (PPT) | |||
| Pulsed inductive thruster (PIT) | 5,000 | 20 | חודשים |
| רקטת מגנטו-פלזמה בעלת מתקף סגולי משתנה | 1,000–30,000 | 40–1,200 | ימים- חודשים |
| Solar thermal rocket | |||
| Nuclear thermal rocket | 900 | 105 | דקות |
| Nuclear electric rocket | As electric propulsion method used | ||
| מפרשים סולאריים | לא זמין | 9 עבור קילומטר רבוע (ב-1 יחידה אסטרונומית) | לא מוגדר |
| Mass drivers | לא זמין | לא מוגדר | שניות |
| Tether propulsion | לא זמין | 1–1012 | דקות |
| טכנולוגיות עתידיות הנמצאות בפיתוח במעבדה | |||
| Magnetic sails | לא זמין | לא מוגדר | לא מוגדר |
| Mini-magnetospheric plasma propulsion | לא זמין | לא מוגדר | לא מוגדר |
| Gaseous fission reactor | 1,000–2,000 | 103-106 | |
| Nuclear pulse propulsion (Orion drive) | 2,000–100,000 | 109-1012 | חצי שעה |
| Antimatter catalyzed nuclear pulse propulsion | 2,000–40,000 | ימים-שבועות | |
| Nuclear salt-water rocket | 10,000 | 103–107 | חצי שעה |
| Beam-powered propulsion | As propulsion method powered by beam | ||
| Nuclear photonic rocket | 5x106 | 1–105 | שנים |
| Biefeld-Brown effect (ראו גם ליפטר) | לא זמין | 0.01–1 (כעת) | שבועות, אולי אף חודשים |
השערות לגבי מערכות הנעה במסע בין כוכבי
גם חלליות המתוכננות לביצוע מסעות חלל ארוכים צריכות כוח הנעה. חלליות אלו צריכות להשתגר אל מחוץ לאטמוספירה של כדור הארץ, כפי שעושים לוויינים. שם עליהם לעזוב את המסלול ולנוע סביב.
למסע בין-כוכבי, חללית חייבת להשתמש במנועיה כדי לעזוב את מסלולו של כדור הארץ. לאחר שעשתה זאת, היא חייבת לעשות בדרך כלשהי את דרכה ליעדה. החלליות הבין-כוכביות בימינו עושות זאת עם סדרה של כוונונים מסלוליים קצרי זמן. בין כוונונים אלו, החללית פשוט נופלת בחופשיות לכיוון מסלולה. הדלק היעיל הפשוט ביותר משמעותו היא לנוע ממסלול מעגלי אחד לאחר עם מעבר המסלול של הוהמן (Hohmann transfer orbit): החללית מתחילה במסלול מעגלי בערך סביב השמש. משך זמן קצר של דחיפה בכיוון של התנועה מאיץ או מאט את החללית למסלול אליפטי סביב השמש שמשיק למסלולה הקודם וגם למסלול של היעד שלה. החללית נופלת בחופשיות לכיוון המסלול האליפטי הזה עד שהיא מגיעה ליעדה, שם משך זמן קצר של דחיפה מאיץ או מאט אותה כדי להתאים אותה למסלול של יעדה. שיטות מיוחדות כמו בלימת אוויר (aerobraking) משמשות לעיתים בכיוונוני המסלול האחרונים.
כמה שיטות הנעה של חלליות כמו מפרשים סולארים מספקות כוח דחף נמוך מאוד, אך בלתי נדלה; רכב בין כוכבי שמשתמש באחת משיטות אלו ילך לאורך מסלול שונה במקצת; או ידחוף בקביעות נגד כיוון התנועה שלו על מנת להפחית את מרחקו מהשמש או לדחוף בקביעות בכיוון התנועה שלו כדי להגדיל את מרחקו מהשמש.
שיטות הנעה ספקולטיביות
בנוסף לשיטות ההנעה הקיימות ומפותחות במעבדה, קיימות שיטות הנעה אשר הוצעו על בסיס תאוריות פיזיקליות, אך לא נמצא כיצד ליישם אותן בפועל.
| שיטות המנצלות תופעות מוכרות בפיזיקה |
|---|
| טיל היתוך גרעיני |
| מגח בוסארד |
| Antimatter rocket |
| Redshift rocket |
| שיטות המנצלות עיקרון ספקולטיבי בפיזיקה |
| Alcubierre drive (Warp drive) |
| חורי תולעת |
| Differential sail |
| Disjunction drive |
| Diametric drive |
| Pitch drive |
| Bias drive |
| מכונת זמן |
קישורים חיצוניים
- אשכול משגרים, באתר "הידען"
