Войти
Полевая тяга - это концепция тяги космического корабля, где не требуется топливо, а вместо этого импульс космического корабля изменяется из-за взаимодействия космического аппарата с внешними силовыми полями, такими как гравитационные и магнитные поля звезд и планет. Это чисто умозрительный, и еще не было продемонстрировано практического применения или теоретической достоверности.
Хотя в настоящее время они не широко используются в космосе, существуют проверенные наземные примеры " Полевая тяга », в которой электромагнитные поля действуют на проводящую среду, такую как морская вода или плазма, для движения, известна как магнитогидродинамика или МГД. МГД аналогичен по работе электродвигателям, однако вместо движущихся частей или металлических проводников используются проводники жидкости или плазмы. EMS-1, а недавно и Yamato 1 являются примерами таких силовых установок электромагнитного поля, впервые предложенных в патенте US 5333444. Определенно есть потенциал для применения МГД в космической среде, например, в таких экспериментах, как НАСА электродинамический трос, Lorentz Actuated Orbits, бескрылый электромагнитный летательный аппарат и магнитоплазмодинамический двигатель (в котором используется пропеллент).
Электрогидродинамика - это еще один метод, с помощью которого электрически заряженные жидкости используются для управления движением и пограничным слоем, например ионная тяга
Другие практические методы, которые можно свободно рассматривать как полевое движение, включают: гравитация вспомогательная траектория, в которой используются поля планетарной гравитации и орбитальный момент; Солнечные паруса и магнитные паруса используют соответственно радиационное давление и солнечный ветер для тяги космического корабля; Аэротормоз использует атмосферу планеты для изменения относительной скорости космического корабля. Последние два на самом деле связаны с обменом импульсом с физическими частицами и обычно не выражаются как взаимодействие с полями, но иногда их включают в качестве примеров полевого движения, поскольку ракетное топливо не требуется.
Другие концепции, которые были предложены, являются умозрительными, с использованием «пограничной физики» и концепций из современной физики. До сих пор ни один из этих методов не был однозначно продемонстрирован, а тем более практичным.
Эффект Вудворда основан на противоречивой концепции инерции и некоторых решениях уравнений для общей теории относительности. Эксперименты, пытающиеся убедительно продемонстрировать этот эффект, проводятся с 1990-х годов.
Хотя предположения, такие как связь с потоком импульса поля электромагнитной волны нулевой точки, выдвинутая в стохастической электродинамике, имеют правдоподобную основу для дальнейших исследований в рамках существующей теоретической парадигмы физики.
В отличие от этого, примерами предложений по полевому движению, которые основываются на физике за пределами настоящих парадигм, являются различные схемы для сверхсветового, варп-двигателя и антигравитация, и часто сводятся к не более чем броским описательным фразам без известной физической основы. Пока не будет показано, что закон сохранения энергии и импульса нарушается при определенных условиях (или масштабах), любые такие схемы, достойные обсуждения, должны основываться на передаче энергии и импульса космическому аппарату от некоторого внешнего источника, такого как локальное силовое поле, которое в в свою очередь, он должен получать его от других источников импульса и / или энергии в космосе (для того, чтобы обеспечить сохранение как энергии, так и импульса).
.
Эта концепция основана по общей теории относительности и квантовой теории поля, из которых может быть предложена идея о том, что пространство имеет физическую структуру. Макроскопическая структура описывается общей теорией относительности, а микроскопическая структура - квантовой теорией поля. Идея состоит в том, чтобы деформировать пространство вокруг космического корабля. Деформируя пространство, можно было бы создать за космическим кораблем область с более высоким давлением, чем до него. Из-за градиента давления на космический корабль будет действовать сила, которая, в свою очередь, создает тягу для движения. Из-за чисто теоретической природы этой концепции двигателя трудно определить величину тяги и максимальную скорость, которая может быть достигнута. В настоящее время существуют две разные концепции такой полевой двигательной установки: одна основана исключительно на общей теории относительности, а другая - на квантовой теории поля.
В общей релятивистской силовой установке пространство считается упругим полем, подобным резине, что означает, что само пространство можно рассматривать как бесконечное упругое тело. Если пространство-время изгибается, создается нормальное внутреннее поверхностное напряжение, которое служит полем давления. Создавая большое количество этих кривых поверхностей позади космического корабля, можно достичь однонаправленной поверхностной силы, которую можно использовать для ускорения космического корабля.
Для двигательной системы квантовой теории поля. предполагается, как утверждается в квантовой теории поля и квантовой электродинамике, что квантовый вакуум состоит из не излучающего электромагнитного поля в неизлучающем режиме и в нулевом энергетическом состоянии, самом низком возможном энергетическом состоянии. Также предполагается, что материя состоит из элементарных первично заряженных объектов, партонов, которые связаны вместе как элементарные осцилляторы. При приложении электромагнитного поля нулевой точки к партонам прилагается сила Лоренца. Использование этого на диэлектрическом материале может повлиять на инерцию массы и таким образом создать ускорение материала, не создавая напряжения или деформации внутри материала.
Сохранение количества движения является фундаментальным требованием для двигательных систем, потому что в экспериментах импульс всегда сохраняется. Этот закон сохранения подразумевается в опубликованной работе Ньютона и Галилея, но возникает на фундаментальном уровне из симметрии пространственного переноса законов физики, как это дается теоремой Нётер. В каждой из двигательных технологий требуется та или иная форма обмена энергией с импульсом, направленным назад со скоростью света «c» или некоторой меньшей скоростью «v», чтобы сбалансировать изменение количества движения вперед. В отсутствие взаимодействия с внешним полем мощность P, необходимая для создания силы тяги F, определяется выражением 
Для фотонной ракеты эффективность слишком мала, чтобы быть конкурентоспособной. Другие технологии могут иметь лучшую эффективность, если скорость выброса меньше скорости света, или если локальное поле может взаимодействовать с другим крупномасштабным полем того же типа, находящимся в космосе, что является целью движущей силы с эффектом поля.
Основным преимуществом полевых силовых установок является то, что не требуется топливо, только источник энергии. Это означает, что не нужно хранить и транспортировать топливо вместе с космическим кораблем, что делает его привлекательным для долгосрочных межпланетных или даже межзвездных пилотируемых миссий. При современных технологиях большое количество топлива, предназначенного для обратного пути, должно быть доставлено к месту назначения, что значительно увеличивает полезную нагрузку всего космического корабля. Увеличенная полезная нагрузка топлива, таким образом, требует большей силы для его ускорения, требуя еще большего количества топлива, что является основным недостатком современной ракетной техники. Примерно 83% водородно-кислородной ракеты, которая может выйти на орбиту, составляет топливо.
Идея о том, что при полевой силовой установке не потребуется топливный бак, технически неточна. Энергия, необходимая для достижения высоких скоростей, становится неотъемлемой частью межзвездного путешествия. Например, космический корабль массой 1- тонны, движущийся со скоростью 1/10 скорости света, несет кинетическую энергию, равную 4,5 × 10 джоулей, равное 5 кг согласно эквивалентности массы и энергии. Это означает, что для разгона до такой скорости, независимо от того, как это достигается, космический корабль должен преобразовать не менее 5 кг массы / энергии в импульс, предполагая 100% эффективность. Хотя такая масса не была «изгнана», она все же «ликвидирована».
