¿Qué es el vuelo warp?

El impulso de curvatura se refiere a un sistema de propulsión teórico que permite que una nave espacial vuele a la velocidad de la luz, o incluso varias veces más rápido que la velocidad de la luz.

En 1994, el físico mexicano Miguel Alcubierre propuso por primera vez el concepto de impulso de curvatura en la vida real.

Su concepto de motor warp implica una nave espacial con forma de balón de fútbol rodeada por una gran estructura en forma de anillo. La explicación científica es que el universo no es plano sino que tiene curvatura. Liu Cixin mencionó este concepto en su "Tres cuerpos: Muerte, vida eterna", que desempeña un importante papel rector en el lanzamiento de naves espaciales.

El espacio del universo no es plano, sino que tiene curvatura (la curvatura es el recíproco del radio de curvatura, y cuanto mayor es la curvatura, mayor es el grado de curvatura si se imagina el universo entero). Como membrana grande, esta La superficie de la membrana es curva y toda la membrana puede incluso ser una pompa de jabón cerrada. Aunque algunas partes de la membrana parecen planas, la curvatura espacial está en todas partes.

Para una nave espacial en el espacio, si una parte del espacio detrás de ella se puede aplanar de alguna manera para reducir su curvatura, entonces la nave espacial será arrastrada por el espacio frente a ella con una curvatura mayor. Esta será la unidad de curvatura.

Un experimento con principios físicos similares puede hacer que la curvatura sea fácil de entender. Primero, dobla un bote de papel, luego haz un agujero en la popa del bote, inserta un trozo de jabón y mételo en el agua. Verás que el bote navega hacia adelante automáticamente. Esto se debe a que el jabón se disuelve en el agua, lo que reduce la tensión superficial del agua detrás de él, y el barco es arrastrado por la mayor tensión en la parte delantera. El impulso de curvatura es similar a esto. Al reducir la curvatura detrás de la nave espacial, la nave espacial será arrastrada por el espacio más grande en el frente.

Propósito y función

Al comienzo de la propulsión espacial, en el que las hojas de la etapa superior del vehículo de lanzamiento se caen para realizar la propulsión principal, control de reacción, mantenimiento de la estación y apuntamiento preciso; y maniobras orbitales y otras funciones. Los principales motores utilizados en el espacio proporcionan propulsión primaria para transferencias orbitales, órbitas planetarias y aterrizajes y ascensos planetarios adicionales. .?Los sistemas de control de reacción y maniobra orbital proporcionan propulsión para el mantenimiento orbital, control de posición, mantenimiento de estaciones y control de actitud de las naves espaciales.

En el espacio, el propósito de un sistema de propulsión es cambiar la velocidad, o v, de una nave espacial. Debido a que esto es más difícil para naves espaciales de mayor masa, los diseñadores a menudo analizan el rendimiento de las naves espaciales en términos del cambio en el impulso por unidad de propulsor consumido, también conocido como impulso específico.

Cuanto mayor sea el impulso específico, mejor será la eficiencia. Los motores de propulsión iónica tienen un impulso específico alto (~3000 segundos) y un empuje bajo, mientras que los cohetes químicos, como los motores de cohetes mono o bipropulsores, tienen un impulso específico bajo (~300 segundos) pero un empuje alto.

Al lanzar una nave espacial desde la Tierra, el método de propulsión debe superar la fuerza gravitacional superior para proporcionar una aceleración neta positiva. En órbita, cualquier pulso adicional, incluso uno muy pequeño, provocará un cambio en la trayectoria orbital.

1. Progrado/Retrogado (es decir, aceleración en dirección tangencial/dirección opuesta): aumenta/disminuye la altura de la órbita.

2. Perpendicular al plano de la órbita: cambia el ángulo de inclinación de la órbita.

< La tasa de cambio de velocidad se llama aceleración y la tasa de cambio de impulso se llama fuerza. Para alcanzar una velocidad determinada, se pueden aplicar pequeñas aceleraciones durante un largo período de tiempo o grandes aceleraciones durante un corto período de tiempo. De manera similar, se puede lograr un pulso determinado con una fuerza grande durante un período corto de tiempo o una fuerza pequeña durante un período largo de tiempo.

Esto significa que para maniobrar en el espacio, un método de propulsión que produce pequeñas aceleraciones pero funciona durante un tiempo prolongado puede producir el mismo impulso que un método de propulsión que produce grandes aceleraciones durante un tiempo corto. Cuando se lanza desde un planeta, la pequeña aceleración no puede superar la gravedad del planeta, por lo que no se puede utilizar.

La superficie de la Tierra se encuentra en lo profundo de un pozo de gravedad. La velocidad de escape necesaria para escapar es de 11,2 km/s.

Como los humanos evolucionan en un campo gravitacional de 1 g (¿9,8 m/s?), el sistema de propulsión ideal para los vuelos espaciales tripulados sería un sistema que proporcione una aceleración continua de 1 g (aunque el cuerpo humano puede soportar una aceleración mayor durante períodos cortos de tiempo).

Los ocupantes de un cohete o nave espacial con un sistema de propulsión de este tipo sufrirían todos los efectos adversos de la caída libre, como náuseas, debilidad muscular, reducción del gusto o lixiviación de calcio de los huesos.

La ley de conservación del impulso significa que para que un método de propulsión cambie el impulso de una nave espacial también debe cambiar el impulso de otra cosa. Algunos diseños utilizan factores como campos magnéticos o una ligera presión para cambiar el impulso de la nave espacial, pero en el espacio libre el cohete debe llevar algo de masa consigo para acelerar y propulsarse hacia adelante. Esta masa se llama masa de reacción.

Para que un cohete funcione necesita dos cosas: masa de reacción y energía. El impulso proporcionado al emitir una partícula de masa reactiva de masa m a velocidad v es mv.

Pero esta partícula tiene energía cinética mv?/2, por lo que debe venir de algún lado. En un cohete tradicional sólido, líquido o híbrido, se quema combustible, proporcionando energía, y se permite que los productos de reacción fluyan hacia atrás, proporcionando los materiales de reacción. En un propulsor de iones, se utiliza electricidad para acelerar los iones desde atrás. Debe haber alguna otra fuente aquí que proporcione la electricidad (tal vez paneles solares o un reactor nuclear) y los iones que proporcionen la masa de reacción.

¿Referencia para el contenido anterior? Enciclopedia Baidu-Curvature Drive