Interplanetarischer spaceflight oder interplanetarisches Reisen sind Reisen zwischen Planeten innerhalb eines einzelnen planetarischen Systems. In der Praxis, spaceflights dieses Typs werden beschränkt, um zwischen den Planeten des Sonnensystems zu reisen.

Aktuelle Ergebnisse im interplanetarischen Reisen

Entfernt geführte Raumsonden sind durch alle Planeten des Sonnensystems von Quecksilber bis Neptun mit der Neuen Horizont-Untersuchung zurzeit en route geflogen, um durch den Zwergplanet-Pluto und das Morgendämmerungsraumfahrzeug en route zum Zwergplaneten Ceres zu fliegen. Die vier entferntesten Raumfahrzeuge (Pionier 10, Pionier 11, Reisender 1 und Reisender 2) sind auf dem Kurs, um das Sonnensystem zu verlassen.

Im Allgemeinen geben planetarischer orbiters und landers viel ausführlichere und umfassende Information zurück als Luftparade-Missionen. Raumsonden sind in die Bahn um alle fünf den Menschen der Antike bekannten Planeten gelegt worden: der erste Mars (Seemann 9, 1971), dann Venus (Venera 9, 1975; aber Landungen auf Venus und atmosphärische Untersuchungen wurden noch früher durchgeführt), Jupiter (Galileo, 1995), Saturn (Cassini/Huygens, 2004), und am meisten kürzlich Quecksilber (BOTE, März 2011), und haben Daten über diese Körper und ihre natürlichen Satelliten zurückgegeben.

Die NAHE Schuhmacher-Mission 2000 hat den großen erdnahen Asteroiden 433 Eros umkreist, und wurde sogar dort erfolgreich gelandet, obwohl es mit diesem Manöver im Sinn nicht entworfen worden war. Das japanische Raumfahrzeug des Ion-Laufwerkes Hayabusa 2005 auch hat den kleinen erdnahen Asteroiden 25143 Itokawa umkreist, darauf kurz landend und Körner seines Oberflächenmaterials zur Erde zurückgebend. Eine andere starke Mission des Ion-Laufwerkes, Dawn, ist in der Bahn des großen Asteroiden Vesta im Juli 2011 und wird später zum Zwergplaneten Ceres 2015 vorwärtstreiben.

Entfernt kontrollierte landers wie Wikinger, Bahnbrecher und die zwei Erforschungsrover von Mars sind auf der Oberfläche des Mars gelandet, und mehrere Raumfahrzeuge von Venera und Vega sind auf der Oberfläche von Venus gelandet. Die Untersuchung von Huygens ist erfolgreich auf dem Mond des Saturns, Koloss gelandet.

Keine besetzten Missionen sind an jeden Planeten des Sonnensystems gesandt worden. Das Programm von Apollo der NASA ist jedoch zwölf Menschen auf dem Mond gelandet und hat sie in die Erde zurückgegeben. Die amerikanische Vision für die Raumerforschung, die ursprünglich von Präsidenten George W. Bush eingeführt ist und durch das Konstellationsprogramm in die Praxis umgesetzt ist, hatte als eine langfristige Absicht, schließlich menschliche Astronauten an Mars zu senden. Jedoch am 1. Februar 2010 hat Präsident Barack Obama vorgehabt, das Programm im Geschäftsjahr 2011 zu annullieren. Ein früheres Projekt, das etwas bedeutende Planung durch NASA erhalten hat, hat eine besetzte Luftparade der Venus in der Besetzten Venus-Luftparade-Mission eingeschlossen, aber wurde annulliert, als das Anwendungsprogramm von Apollo wegen Budgetkürzungen von NASA gegen Ende der 1960er Jahre begrenzt wurde.

Gründe für das interplanetarische Reisen

Die Kosten und Gefahr des interplanetarischen Reisens erhalten viel Werbung — sensationelle Beispiele schließen die Funktionsstörungen ein oder vollenden Misserfolge von unbemannten Untersuchungen wie Mars 96, Tiefer Raum 2 und Beagle 2 (die Untersuchungen des Artikels List of Solar System gibt eine volle Liste).

Viele Astronomen, Geologen und Biologen glauben, dass die Erforschung des Sonnensystems Kenntnisse zur Verfügung stellt, die durch Beobachtungen von der Oberfläche der Erde oder aus der Bahn um die Erde nicht gewonnen werden konnten. Aber sie stimmen darüber nicht überein, ob besetzte Missionen einen nützlichen wissenschaftlichen Beitrag leisten — denken einige, dass Robotic-Untersuchungen preiswerter und sicherer sind, während andere behaupten, dass entweder Astronauten, die von Erdwissenschaftlern empfohlen sind oder spacefaring von Erdwissenschaftlern empfohlene Wissenschaftler, flexibler antworten können und intelligent zu neuen oder unerwarteten Eigenschaften des Gebiets sie erforschen.

Diejenigen, die für solche Missionen zahlen (in erster Linie im öffentlichen Sektor) werden sich mit größerer Wahrscheinlichkeit für Vorteile für sich oder für die menschliche Rasse als Ganzes interessieren. Bis jetzt sind die einzigen Vorteile dieses Typs "Nebenprodukt"-Technologien gewesen, die für Raummissionen entwickelt wurden und dann gefunden wurden, mindestens als nützlich in anderen Tätigkeiten zu sein (NASA veröffentlicht Nebenprodukte von seinen Tätigkeiten).

Andere praktische Motivationen für das interplanetarische Reisen sind spekulativer, weil unsere aktuellen Technologien genug noch nicht vorgebracht werden, um Testprojekte zu unterstützen. Aber Sciencefictionsschriftsteller haben eine ziemlich gute Spur-Aufzeichnung im Voraussagen zukünftiger Technologien — zum Beispiel erdsynchrone Nachrichtensatelliten (Arthur C. Clarke) und viele Aspekte der Computertechnologie (Mack Reynolds).

Viele Sciencefictionsgeschichten (namentlich die Großartigen Tour-Geschichten von Ben Bova) zeigen Detaillieren dessen, wie Leute Minerale aus Asteroiden und Energie von Quellen einschließlich Augenhöhlensonnenkollektoren (ungehindert durch Wolken) und das sehr starke magnetische Feld Jupiters herausziehen konnten. Einige weisen darauf hin, dass solche Techniken die einzige Weise sein können, steigende Lebensstandards zur Verfügung zu stellen, ohne durch die Verschmutzung oder durch die Erschöpfung der Mittel der Erde (zum Beispiel Maximalöl) angehalten zu werden.

Schließlich würde das Kolonisieren anderer Teile des Sonnensystems die ganzen menschlichen Arten davon abhalten, durch irgendwelche mehrerer möglicher Ereignisse ausgerottet zu werden (sieh Menschliches Erlöschen). Eines dieser möglichen Ereignisse ist ein Asteroid-Einfluss wie derjenige, der auf das Kreidepaläogen-Erlöschen-Ereignis hinausgelaufen sein kann. Obwohl verschiedene Projekte von Spaceguard das Sonnensystem für Gegenstände kontrollieren, die gefährlich in der Nähe von der Erde kommen könnten, sind aktuelle Asteroid-Ablenkungsstrategien grob und ungeprüft. Um die Aufgabe zu machen, sind schwierigere, kohlenstoffhaltige chondrites ziemlich rußig und deshalb sehr hart zu entdecken. Obwohl kohlenstoffhaltig, wie man denkt, sind chondrites selten, einige sind sehr groß, und der verdächtigte "Dinosaurier-Mörder" kann ein kohlenstoffhaltiger chondrite gewesen sein.

Einige Wissenschaftler, einschließlich Mitglieder des Raumstudieninstituts, behaupten, dass die große Mehrheit der Menschheit schließlich im Raum leben wird und aus dem Tun davon einen Nutzen ziehen wird.

Wirtschaftliche Reisetechniken

Interplanetarisches Reisen muss zwei Probleme, außer dem Entfliehen dem Planeten des Ursprungs beheben:

• Der Planet, von dem das Raumschiff anfängt, bewegt sich um die Sonne mit einer verschiedenen Geschwindigkeit als der Planet, zu dem das Raumschiff reist, weil die zwei Planeten in verschiedenen Entfernungen von der Sonne (wegen des Gesetzes des dritten Keplers) sind. So, da es sich seinem Bestimmungsort nähert, muss das Raumschiff seine Geschwindigkeit vergrößern, wenn der Bestimmungsort an der Sonne näher ist, oder vermindern Sie seine Geschwindigkeit, wenn der Bestimmungsort weiter weg (das Annehmen einer Übertragungsbahn von Hohmann) ist.
• Wenn der Bestimmungsort weiter weg ist, muss das Raumschiff sich gegen die Kraft des Ernstes der Sonne erheben.

Das Tun davon mit roher Gewalt - sich im kürzesten Weg zum Bestimmungsort und dann beschleunigend, wenn es von der Sonne weiter ist, sich verlangsamend, um die Geschwindigkeit des Planeten zu vergleichen - würde einen äußerst großen Betrag des Brennstoffs verlangen. Und der Brennstoff, der für die Verlangsamung und das Geschwindigkeitszusammenbringen erforderlich ist, muss zusammen mit der Nutzlast gestartet werden, und deshalb ist noch mehr Brennstoff in der Beschleunigungsphase erforderlich.

Die Änderung in der Geschwindigkeit (Delta-v), das erforderlich ist, Geschwindigkeit mit einem anderen Planeten zu vergleichen, ist überraschend groß. Zum Beispiel Bahnen von Venus ungefähr 5.2 km/s schneller als Erde und Bahnen von Mars ungefähr 5.7 km/s langsamer. Um diese Zahlen in der Perspektive zu bringen, ist die Flucht-Geschwindigkeit der Erde ungefähr 11.2 km/zweit. So würde das Zusammenbringen einer Geschwindigkeit von Raumfähre mit dieser von Venus oder Mars einen bedeutenden Prozentsatz der Energie verlangen, die verwendet wird, um Pendelbus von der Oberfläche der Erde zu starten.

Übertragungen von Hohmann

Viele Jahre lang hat wirtschaftliches interplanetarisches Reisen bedeutet, die Übertragungsbahn von Hohmann zu verwenden. Hohmann hat demonstriert, dass der niedrigste Energieweg zwischen irgendwelchen zwei Bahnen eine elliptische "Bahn" ist, die eine Tangente zum Starten und den Bestimmungsort-Bahnen bildet. Sobald das Raumfahrzeug ankommt, wird eine zweite Anwendung des Stoßes re-circularize die Bahn an der neuen Position. Im Fall von planetarischen Übertragungen bedeutet das, das Raumfahrzeug ursprünglich in einer zur Erde fast identischen Bahn zu leiten, so dass das Aphelium der Übertragungsbahn auf der weiten Seite der Sonne in der Nähe von der Bahn des anderen Planeten ist. Ein Raumfahrzeug, das von der Erde bis Mars über diese Methode reist, wird in der Nähe von der Bahn von Mars in etwa 18 Monaten ankommen, aber weil die Augenhöhlengeschwindigkeit, wenn näher, am Zentrum der Masse größer ist (d. h. die Sonne) und langsamer wenn weiter vom Zentrum wird das Raumfahrzeug ganz langsam reisen, und eine kleine Anwendung des Stoßes ist alles, was erforderlich ist, um es in einen kreisförmigen Todestag um Mars zu stellen. Wenn der manoeuver richtig zeitlich festgelegt wird, wird Mars unter dem Raumfahrzeug "ankommen", wenn das geschieht.

Die Übertragung von Hohmann gilt für irgendwelche zwei Bahnen, nicht nur diejenigen mit beteiligten Planeten. Zum Beispiel ist es die allgemeinste Weise, Satelliten in die geostationäre Bahn zu übertragen, nachdem es zuerst in der niedrigen Erdbahn "abgestellt" worden ist. Jedoch nimmt die Übertragung von Hohmann eine Zeitdauer, die ½ der Augenhöhlenperiode der Außenbahn ähnlich ist, so im Fall von den Außenplaneten ist das viele Jahre - zu lange, um zu warten. Es basiert auch in der Annahme, dass die Punkte an beiden Enden massless, als im Fall sind, wenn sie zwischen zwei Bahnen um die Erde zum Beispiel überwechseln. Mit einem Planeten am Bestimmungsort-Ende der Übertragung werden Berechnungen beträchtlich schwieriger.

Gravitationsschleuder

Die Gravitationsschleuder-Technik verwendet den Ernst von Planeten und Monden, um die Geschwindigkeit und Richtung eines Raumfahrzeugs zu ändern, ohne Brennstoff zu verwenden. Im typischen Beispiel wird ein Raumfahrzeug an einen entfernten Planeten auf einem Pfad gesandt, der viel schneller ist als, wonach die Übertragung von Hohmann verlangen würde. Das würde normalerweise bösartig, dass es die Bahn des Planeten erreichen und vorbei daran weitergehen würde. Jedoch, wenn es einen Planeten zwischen dem Abfahrtspunkt und dem Ziel gibt, kann er verwendet werden, um den Pfad zum Ziel zu biegen, und in vielen Fällen wird die gesamte Fahrzeit außerordentlich reduziert. Ein Hauptbeispiel davon ist die zwei Handwerke des Reisender-Programms, das Schleuder-Effekten verwendet hat, Schussbahnen mehrere Male im Außensonnensystem zu ändern. Es ist schwierig, diese Methode für die Reise im inneren Teil des Sonnensystems zu verwenden, obwohl es möglich ist, andere nahe gelegene Planeten wie Venus oder sogar der Mond als Schleudern in der Reise zu den Außenplaneten zu verwenden.

Dieses Manöver kann nur eine Geschwindigkeit eines Gegenstands hinsichtlich eines dritten, unbeteiligten Gegenstands, - vielleicht das "Zentrum der Masse" oder der Sonne ändern. Es gibt keine Änderung in den Geschwindigkeiten der zwei Gegenstände, die am Manöver hinsichtlich einander beteiligt sind. Die Sonne kann in einer Gravitationsschleuder nicht verwendet werden, weil es im Vergleich zum Rest des Sonnensystems stationär ist, das die Sonne umkreist. Es kann verwendet werden, um ein Raumschiff zu senden oder in die Milchstraße forschend einzudringen, weil die Sonne um das Zentrum der Milchstraße rotiert.

Angetriebene Schleuder

Eine angetriebene Schleuder ist der Gebrauch eines Raketentriebwerks an oder um die nächste Annäherung an einen Körper (periapsis). Der Gebrauch an diesem Punkt multipliziert die Wirkung des Deltas-v, und gibt eine größere Wirkung als in anderen Zeiten.

Krause Bahnen

Computer haben nicht bestanden, als Übertragungsbahnen von Hohmann zuerst (1925) vorgeschlagen wurden und langsam, teuer und unzuverlässig waren, als Gravitationsschleudern (1959) entwickelt wurden. Neue Fortschritte in der Computerwissenschaft haben es möglich gemacht, noch viele Eigenschaften der Ernst-Felder von astronomischen Körpern auszunutzen und so sogar tiefer gekostete Schussbahnen zu berechnen. Pfade sind berechnet worden, die die Punkte von Lagrange der verschiedenen Planeten ins so genannte Interplanetarische Transportnetz verbinden. Solche "krausen Bahnen" verwenden bedeutsam weniger Energie als Übertragungen von Hohmann, aber sind häufig viel langsamer. Sie können viel Vorteil für besetzte Missionen oder für Forschungsmissionen nicht anbieten, aber können für den Großserientransport von geringwertigen Waren nützlich sein, wenn Menschheit eine im Weltraum vorhandene Wirtschaft entwickelt.

Aerobraking

Aerobraking verwendet die Atmosphäre des Zielplaneten, um sich zu verlangsamen. Es wurde zuerst auf dem Programm von Apollo verwendet, wo das Zurückbringen-Raumfahrzeug in Erdbahn nicht eingegangen ist

aber stattdessen verwendet ein S-shaped vertikales Abfallprofil (mit einem am Anfang steilen Abstieg anfangend, der von einem Einebnen gefolgt ist, gefolgt von einem geringen Aufstieg, der von einer Rückkehr zu einer positiven Rate des Abstiegs gefolgt ist, der zur Wasserung im Ozean weitergeht) durch die Atmosphäre der Erde, um seine Geschwindigkeit bis zu reduzieren, konnte das Fallschirm-System aufmarschiert werden, eine sichere Landung ermöglichend. Aerobraking verlangt keine dicke Atmosphäre - zum Beispiel der grösste Teil des Mars landers verwendet die Technik, und die Atmosphäre des Mars ist so um nur ungefähr 1 % dick wie Erde.

Aerobraking wandelt die kinetische Energie des Raumfahrzeugs in die Hitze um, so verlangt es, dass ein heatshield das Handwerk davon abhält, auszubrennen. Infolgedessen ist aerobraking nur in Fällen nützlich, wohin der Brennstoff den heatshield zum Planeten transportieren musste, ist weniger als der Brennstoff, der erforderlich wäre, ein ungeschütztes Handwerk durch die Zündung seiner Motoren zu bremsen.

Verbesserte Reisetechnologien

Mehrere Technologien sind vorgeschlagen worden, den, sowohl Brennstoff zu sparen, als auch bedeutsam schnellerem Reisen zur Verfügung stellen als Übertragungen von Hohmann. Die meisten sind noch gerade theoretisch, aber der Tiefe Raum 1 Mission war ein sehr erfolgreicher Test eines Ion-Laufwerkes. Diese verbesserten Technologien konzentrieren sich ein oder mehr von:

• Raumantrieb-Systeme mit der viel besseren Kraftstoffwirtschaft. Solche Systeme würden es möglich machen, viel schneller zu reisen, während sie die Kraftstoffkosten innerhalb von annehmbaren Grenzen behalten.
• Das Verwenden der Sonnenenergie und in - situ Quellenanwendung, um die teure Aufgabe von Schiffsbestandteilen und Brennstoff von der Oberfläche der Erde gegen den Ernst der Erde zu vermeiden oder zu minimieren (sieh "Verwendende Nichtlandmittel", unten).

Außer dem Bilden des Reisens schneller würden solche Verbesserungen größerem Design "Sicherheitsspannen" durch das Reduzieren der Befehlsform erlauben, um Raumfahrzeug leichter zu machen.

Verbesserte Rakete-Konzepte

Alle Rakete-Konzepte werden durch die Rakete-Gleichung beschränkt, die die charakteristische Geschwindigkeit verfügbar als eine Funktion des Auspuff-Geschwindigkeits- und Massenverhältnisses, von der Initiale (M, einschließlich des Brennstoffs) zum endgültigen (M, Brennstoff entleert) Masse setzt. Die Hauptfolge ist, dass Missionsgeschwindigkeiten mehr als ein paar Male die Geschwindigkeit des Rakete-Motorauslassventils (in Bezug auf das Fahrzeug) schnell unpraktisch werden.

Kern-Thermal- und Sonnenthermalraketen

In einer Kernthermalrakete oder Sonnenthermalrakete wird eine Arbeitsflüssigkeit, gewöhnlich Wasserstoff, zu einer hohen Temperatur geheizt, und breitet sich dann durch eine Rakete-Schnauze aus, um Stoß zu schaffen. Die Energie ersetzt die chemische Energie der reaktiven Chemikalien in einem traditionellen Raketentriebwerk. Wegen der niedrigen molekularen Masse und folglich hohen Thermalgeschwindigkeit von Wasserstoff sind diese Motoren mindestens zweimal effizient so Kraftstoff-wie chemische Motoren sogar danach einschließlich des Gewichts des Reaktors.

Die US-Atomenergie-Kommission und NASA haben einige Designs von 1959 bis 1968 geprüft. Die Designs von NASA wurden als Ersatz für die oberen Stufen des Saturns V Boosterrakete konzipiert, aber die Tests haben Zuverlässigkeitsprobleme offenbart, die hauptsächlich durch das Vibrieren und die Heizung verursacht sind, beteiligt am Laufen der Motoren an solchen hohen Stoß-Niveaus. Politische und Umweltrücksichten machen es kaum solch ein Motor wird in der absehbaren Zukunft verwendet, da Kernthermalraketen an oder in der Nähe von der Oberfläche der Erde am nützlichsten sein würden und die Folgen einer Funktionsstörung unglückselig sein konnten. Spaltung hat Thermalrakete-Konzepte gestützt erzeugen niedrigere Auspuffgeschwindigkeiten als die elektrischen und Plasmakonzepte, die unten beschrieben sind, und sind abgesehen von Anwendungen weniger passend, die hohes Verhältnis des Stoßes zum Gewicht, als in der planetarischen Flucht verlangen.

Elektrischer Antrieb

Elektrische Antrieb-Systeme verwenden eine Außenquelle wie ein Kernreaktor oder Sonnenzellen, um Elektrizität zu erzeugen, die dann verwendet wird, um ein chemisch träges Treibgas zu Geschwindigkeiten viel höher zu beschleunigen, als erreicht in einer chemischen Rakete. Solche Laufwerke erzeugen schwachen Stoß, und sind deshalb für schnelle Manöver unpassend oder um von der Oberfläche eines Planeten loszufahren. Aber sie sind in ihrem Gebrauch von so wirtschaftlich

Reaktionsmasse, die sie fortsetzen können, unaufhörlich seit den Tagen oder Wochen anzuzünden, während chemische Raketen Reaktionsmasse so schnell verbrauchen, dass sie nur seit Sekunden oder Minuten schießen können. Sogar eine Reise zum Mond ist für ein elektrisches Antrieb-System lang genug, um eine chemische Rakete zu entkommen - die Missionen von Apollo haben 3 Tage in jeder Richtung genommen.

Der tiefe Raum der NASA Man war ein sehr erfolgreicher Test eines Prototyp-Ion-Laufwerkes, der seit insgesamt 678 Tagen geschossen hat und der Untersuchung ermöglicht hat, Kometen Borrelly, eine Leistung zu überfahren, die für eine chemische Rakete unmöglich gewesen wäre. Morgendämmerung, die erste betriebliche NASA (d. h., Nichttechnologiedemonstration) Mission, einen Ion-Laufwerk für seinen primären Antrieb zu verwenden, ist zurzeit auf der Spur, um die großen Hauptriemen-Asteroiden 1 Ceres und 4 Vesta zu erforschen und zu umkreisen. Eine ehrgeizigere Atomversion war für eine unbemannte Mission von Jupiter, Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO) beabsichtigt, der ursprünglich für den Start einmal im nächsten Jahrzehnt geplant ist. Wegen einer Verschiebung in Prioritäten an NASA, die besetzte Raummissionen bevorzugt hat, hat das Projekt Finanzierung 2005 verloren. Eine ähnliche Mission ist zurzeit unter der Diskussion als der US-Bestandteil eines NASA/ESA gemeinsamen Programms für die Erforschung von Europa und Ganymede.

Eine Mehrzentrum-Technologieanwendungsbewertungsmannschaft von NASA hat vom Zentrum von Johnson Spaceflight geführt, hat bezüglich Januars 2011 "Nautilus-X", eine Konzeptstudie für ein Mehrmissionsraumerforschungsfahrzeug beschrieben, das für Missionen außer der niedrigen Erdbahn (LEO), von der Dauer von bis zu 24 Monaten für eine Mannschaft von bis zu sechs nützlich ist. Obwohl Nautilus-X zu einer Vielfalt von mit der Mission spezifischen Antrieb-Einheiten des verschiedenen niedrig gestoßenen, hohen spezifischen Impulses (I) Designs anpassungsfähig ist, wird mit dem Ion elektrischer Kernlaufwerk zu veranschaulichenden Zwecken gezeigt. Es ist für die Integration und Abreise an International Space Station (ISS) beabsichtigt, und würde für Tief-Raummissionen vom ISS bis und außer dem Mond, einschließlich Erde/Monds L1, Sonne/Erde L2, erdnaher asteroidal und Mars Augenhöhlenbestimmungsörter passend sein. Es vereinigt eine reduzierte-g Zentrifuge, die künstlichen Ernst für die Mannschaft-Gesundheit zur Verfügung stellt, um die Effekten der langfristigen 0g Aussetzung und die Fähigkeit zu verbessern, die Raumstrahlenumgebung zu lindern.

Spaltung hat Raketen angetrieben

Die elektrischen Antrieb-Missionen bereits geweht oder zurzeit vorgesehen, haben elektrische Sonnenmacht verwendet, ihre Fähigkeit beschränkend, weit von der Sonne zu funktionieren, und auch ihre Maximalbeschleunigung wegen der Masse der elektrischen Macht-Quelle beschränkend. Kernelektrische oder Plasmamotoren, seit langen Zeiträumen beim niedrigen Stoß und angetrieben durch Spaltungsreaktoren funktionierend, können Geschwindigkeiten erreichen, die viel größer sind als chemisch angetriebene Fahrzeuge.

Fusionsraketen

Fusionsraketen, die durch Kernfusionsreaktionen angetrieben sind, würden solche leichten Element-Brennstoffe als schwerer Wasserstoff, Tritium oder Er "verbrennen". Weil Fusion ungefähr 1 % der Masse des Kernbrennstoffs als veröffentlichte Energie nachgibt, ist es energisch günstiger als Spaltung, die nur ungefähr 0.1 % der Massenenergie des Brennstoffs veröffentlicht. Jedoch können entweder Spaltung oder Fusionstechnologien im Prinzip Geschwindigkeiten viel höher erreichen als erforderlich für die Sonnensystemerforschung, und Fusionsenergie erwartet noch praktische Demonstration auf der Erde.

Ein Vorschlag mit einer Fusionsrakete war Projektdaedalus. Ein anderes ziemlich ausführliches Fahrzeugsystem, das entworfen und für die zu Mannschaft gehörte Sonnensystemerforschung optimiert ist, "ist Entdeckung II", gestützt auf dem DHe Reaktions-, aber Verwenden-Wasserstoff als Reaktionsmasse, von einer Mannschaft vom Forschungszentrum von Glenn der NASA beschrieben worden. Es erreicht charakteristische Geschwindigkeiten> 300 km/s mit einer Beschleunigung ~1.7 · 10 g, mit einer Schiff-Initiale-Masse von ~1700 Metertonnen und Nutzlast-Bruchteil über 10 %.

Sonnensegel

Sonnensegel verlassen sich auf die Tatsache, dass von einer Oberfläche widerspiegeltes Licht Druck auf die Oberfläche ausübt. Der Strahlendruck ist klein und nimmt durch das Quadrat der Entfernung von der Sonne ab, aber verschieden von Raketen verlangen Sonnensegel keinen Brennstoff. Obwohl der Stoß klein ist, geht er so lange die Sonne-Scheine weiter, und das Segel wird aufmarschiert.

Das ursprüngliche Konzept hat sich nur auf die Radiation von der Sonne - zum Beispiel in der 1965-Geschichte von Arthur C. Clarke "Sunjammer" verlassen. Neuere leichte Segel-Designs haben vor, den Stoß durch das Zielen Boden-basierter Laser oder Masern am Segel zu erhöhen. Boden-basierte Laser oder Masern können auch einem Raumfahrzeug des leichten Segels helfen sich zu verlangsamen: Die Segel-Spalte in eine innere und Außenabteilung, die Außenabteilung wird vorwärts gestoßen, und seine Gestalt wird mechanisch geändert, um widerspiegelte Radiation auf den inneren Teil einzustellen, und die Radiation hat sich auf die inneren Abteilungstaten als eine Bremse konzentriert.

Obwohl sich die meisten Artikel über leichte Segel auf interstellares Reisen konzentrieren, hat es mehrere Vorschläge für ihren Gebrauch innerhalb des Sonnensystems gegeben.

Zurzeit ist das einzige Raumfahrzeug, um ein Sonnensegel als die Hauptmethode der Produktion zu verwenden, IKAROS, der durch JAXA am 21. Mai 2010 gestartet wurde. Es ist seitdem erfolgreich aufmarschiert und gezeigt worden, Beschleunigung, wie erwartet, zu erzeugen. Viele gewöhnliche Raumfahrzeuge und Satelliten verwenden auch Sonnensammler, Temperaturbedienungsfelder und Sonne-Schatten, als Licht segelt, um zu ihrer Einstellung und Bahn auszubessern, ohne Brennstoff zu verwenden. Einige haben sogar kleine speziell angefertigte Sonnensegel für diesen Gebrauch (zum Beispiel Eurostern E3000 geostationäre Nachrichtensatelliten gehabt, die durch EADS Astrium gebaut sind).

Cyclers

Es ist möglich, Stationen oder Raumfahrzeug auf Bahnen zu stellen, die Zyklus zwischen verschiedenen Planeten zum Beispiel ein Mars cycler zwischen Mars und Erde mit sehr wenig vorantreibendem Gebrauch gleichzeitig periodisch wiederholen würde, um die Schussbahn aufrechtzuerhalten. Cyclers sind begrifflich eine gute Idee, weil massive Radiation beschirmt, müssen Lebensunterstützung und andere Ausrüstung nur auf die cycler Schussbahn einmal gestellt werden. Ein cycler konnte mehrere Rollen verbinden: Habitat (zum Beispiel konnte es spinnen, um einen "künstlichen Ernst" Wirkung zu erzeugen); mothership (Leben zur Verfügung stellend, unterstützen für die Mannschaften der kleineren Raumfahrzeuge, die eine Fahrt darauf festmachen). Die Hauptbeschränkung von Cyclers würde sein, dass sie langsam sein würden, weil sie sich auf Gravitationstechniken wie Übertragungsbahnen von Hohmann und Gravitationsschleudern verlassen würden.

Raumaufzug

Ein Raumaufzug ist eine Struktur, die entworfen ist, um Material von einer Oberfläche eines Planeten in die Bahn zu transportieren. Die grundsätzliche Idee besteht darin, dass, sobald der teure Job, den Aufzug zu bauen, abgeschlossen ist, eine unbestimmte Zahl von Lasten in die Bahn an minimalen Kosten transportiert werden kann. Sogar die einfachsten Designs vermeiden den Teufelskreis von Rakete-Starts von der Oberfläche, die Schwierigkeit dass: Der Brennstoff musste reisen die letzten 10 % der Entfernung, um zu umkreisen, müssen den ganzen Weg von der Oberfläche gehoben werden; das verlangt Extrabrennstoff; der grösste Teil des Extrabrennstoffs muss der grösste Teil des Weges gehoben werden, bevor es verbrannt wird; das verlangt mehr Extrabrennstoff; und so weiter. Hoch entwickeltere Raumaufzug-Designs reduzieren die Energiekosten pro Reise durch das Verwenden von Gegengewichten, und die ehrgeizigsten Schemas haben zum Ziel, Lasten zu erwägen, die oben und unten gehen und so die Energiekosten in der Nähe von der Null zu machen. Raumaufzüge sind auch manchmal "Bohnenranken" genannt geworden, "Raum überbrückt" "hebt sich Raum", "Raumleitern" oder "Augenhöhlentürme".

Ein Landraumaufzug ist außer unserer aktuellen Technologie, obwohl ein Mondraumaufzug mit vorhandenen Materialien theoretisch gebaut werden konnte.

Das Verwenden von Nichtlandmitteln

:See Hauptartikel In - situ Quellenanwendung

Aktuelle Raumfahrzeuge versuchen, mit ihrem ganzen Brennstoff (Treibgase und Energiebedarf) an Bord loszufahren, dass sie für ihre komplette Reise brauchen werden, und aktuelle Raumstrukturen von der Oberfläche der Erde gehoben werden. Nichtlandenergiequellen und Materialien sind größtenteils viel weiter weg, aber die meisten würden das Heben aus einem starken Ernst-Feld nicht verlangen und sollten deshalb viel preiswerter sein, um im Raum auf lange Sicht zu verwenden.

Die wichtigste Nichtlandquelle ist Energie, weil es verwendet werden kann, um Nichtlandmaterialien in nützliche Formen umzugestalten (von denen einige auch Energie erzeugen können). Mindestens zwei grundsätzliche Nichtlandenergiequellen sind vorgeschlagen worden: Durch Sonnenenergie angetriebene Energiegeneration (ungehindert durch Wolken), entweder direkt durch Sonnenzellen oder indirekt durch die Fokussierung der Sonnenstrahlung auf Boiler, die Dampf erzeugen, um Generatoren zu steuern; und Electrodynamic-Haltestricke, die Elektrizität von den starken magnetischen Feldern von einigen Planeten erzeugen (hat Jupiter ein sehr starkes magnetisches Feld).

Wassereis würde sehr nützlich sein und ist auf den Monden Jupiters und Saturns weit verbreitet:

• Der niedrige Ernst dieser Monde würde sie eine preiswertere Quelle von Wasser für Raumstationen und planetarische Basen machen als das Erheben davon von der Oberfläche der Erde.
• Nichtlandmacht-Bedarf konnte an das electrolyse Wassereis in Sauerstoff und Wasserstoff für den Gebrauch in bipropellant Raketentriebwerken gewöhnt sein.
• Kernthermalraketen oder Sonnenthermalraketen konnten es als Reaktionsmasse verwenden. Wasserstoff ist auch für den Gebrauch in diesen Motoren vorgeschlagen worden und würde viel größeren spezifischen Impuls zur Verfügung stellen (Stoß pro Kilogramm der Reaktionsmasse), aber es ist gefordert worden, dass Wasser Wasserstoff in Begriffen der Kosten/Leistung trotz seines viel niedrigeren spezifischen Impulses durch Größenordnungen schlagen wird.

Sauerstoff ist ein allgemeiner Bestandteil der Kruste des Monds, und ist wahrscheinlich in den meisten anderen Körpern im Sonnensystem reichlich. Nichtlandsauerstoff würde als eine Quelle des Wassereises nur wertvoll sein, wenn eine entsprechende Quelle von Wasserstoff gefunden werden kann. Möglicher Gebrauch schließt ein:

• Im Leben unterstützen Systeme von Raumschiffen, Raumstationen und planetarischen Basen.
• In Raketentriebwerken. Selbst wenn das andere Treibgas von der Erde gehoben werden muss, konnte das Verwenden von Nichtlandsauerstoff vorantreibende Start-Kosten durch bis zu 2/3 für den Kohlenwasserstoff-Brennstoff oder 85 % für Wasserstoff reduzieren. Die Ersparnisse sind so hoch, weil Sauerstoff für die Mehrheit der Masse in den meisten Rakete-Treibgas-Kombinationen verantwortlich ist.

Leider ist Wasserstoff, zusammen mit anderem volatiles wie Kohlenstoff und Stickstoff, viel weniger reichlich als Sauerstoff im inneren Sonnensystem.

Wissenschaftler nehmen an, eine riesengroße Reihe von organischen Zusammensetzungen in einigen der Planeten, Monde und Kometen des Außensonnensystems zu finden, und die Reihe des möglichen Gebrauches ist noch breiter. Zum Beispiel kann Methan als ein Brennstoff (verbrannt mit Nichtlandsauerstoff), oder als ein feedstock für petrochemische Prozesse wie das Bilden von Plastik verwendet werden. Und Ammoniak konnte ein wertvoller feedstock sein, um Dünger zu erzeugen, die in den Gemüsegärten von planetarischen und Augenhöhlenbasen zu verwenden sind, das Bedürfnis reduzierend, Essen zu ihnen von der Erde zu heben.

Sogar unverarbeiteter Felsen kann als Rakete-Treibgas nützlich sein, wenn Massenfahrer angestellt werden.

Exotischer Antrieb

Sieh den Raumfahrzeugantrieb-Artikel für eine Diskussion mehrerer anderer Technologien, die, im Medium zum längeren Begriff, die Basis von interplanetarischen Missionen sein konnten. Verschieden von der Situation mit dem interstellaren Reisen schließen die Barrieren für das schnelle interplanetarische Reisen Technik und Volkswirtschaft aber nicht jede grundlegende Physik ein.

Schwierigkeiten des besetzten interplanetarischen Reisens

Lebensunterstützung

Lebensunterstützungssysteme müssen dazu fähig sein, menschliches Leben seit Wochen, Monaten oder sogar Jahren zu unterstützen. Eine breathable Atmosphäre von mindestens 35 kPa (5psi), muss mit entsprechenden Beträgen von Sauerstoff, Stickstoff und kontrollierten Niveaus des Kohlendioxyds, Spur-Benzins und Wasserdampfs aufrechterhalten werden.

Radiation

Sobald ein Fahrzeug niedrige Erdbahn und den Schutz des magnetosphere der Erde verlässt, geht es in den Strahlenriemen von Van Allen, ein Gebiet der hohen Radiation ein. Einmal durch dort die Radiation fällt auf niedrigere Ebenen, mit einem unveränderlichen Hintergrund der hohen Energie kosmische Strahlen, die eine Gesundheitsbedrohung darstellen. Diese sind im Laufe Perioden von Jahren zu Jahrzehnten gefährlich.

Wissenschaftler der russischen Akademie von Wissenschaften suchen nach Methoden, die Gefahr des strahlenveranlassten Krebses in der Vorbereitung der Mission zu Mars zu reduzieren. Sie betrachten als eine der Optionen ein Lebensunterstützungssystem, das Trinkwasser mit dem niedrigen Inhalt von Schwerem Wasserstoff (ein stabiles Isotop von Wasserstoff) erzeugt, um von den Besatzungsmitgliedern verbraucht zu werden. Einleitende Untersuchungen haben gezeigt, dass mit dem schwerem Wasserstoff entleertes Wasser bestimmte Antikrebs-Effekten zeigt. Folglich, wie man betrachtet, hat Trinkwasser ohne Schweren Wasserstoff das Potenzial, die Gefahr des durch die äußerste Strahlenaussetzung der Marsmannschaft verursachten Krebses zu senken.

Außerdem sind Kranz-Massenausweisungen aus der Sonne hoch gefährlich, und sind innerhalb einer sehr kurzen Zeitskala für Menschen tödlich, wenn sie durch die massive Abschirmung nicht geschützt werden.

Zuverlässigkeit

Jeder Hauptmisserfolg zu einem Raumfahrzeug wird wahrscheinlich en route tödlich sein, und sogar ein geringer konnte gefährliche Ergebnisse wenn nicht repariert schnell, etwas Schwieriges haben, um in der Lichtung zu vollbringen. Die Mannschaft des Apollos 13 Mission hat trotz einer Explosion überlebt, die durch eine fehlerhafte Sauerstoff-Zisterne (1970) verursacht ist; die Mannschaften von Soyuz 11 (1971), der Raumfähre-Herausforderer (1986) und Columbia (2003) wurden durch Funktionsstörungen der Bestandteile ihrer Behälter getötet.

Start-Fenster

Aus Astrodynamics-Gründen ist das preiswerte Raumfahrzeugreisen zu anderen Planeten nur innerhalb von bestimmten Zeitfenstern praktisch. Außerhalb dieser Fenster sind die Planeten von der Erde mit der aktuellen Technologie im Wesentlichen unzugänglich. Das beschränkt Flüge und verhindert Rettung in einem Notfall.

Siehe auch

• Raumfahrzeugantrieb
• Delta-v
• Liste von interplanetarischen Reisen
• Besetzte Mission zu Mars
• Interstellares Reisen
• Gesundheitsdrohung von kosmischen Strahlen
• Mars, um zu bleiben