1960 年代，美國物理學家羅伯特·W·布薩德 提出了一個星際旅行的激進想法：一種依靠強大磁場直接從星際介質中收集氫氣的航天器。這種衝壓發動機的高速迫使氫進入逐漸收縮的磁場，直到發生聚變。然後磁場將產生的能量導向航天器的後部以產生推進力。
眾所周知，Bussard Ramjet 已經被像 Poul Anderson、Larry Niven、Vernor Vinge 這樣的硬科幻作家和像 Carl Sagan 這樣的科學傳播者所普及。不幸的是，一組物理學家最近更詳細地分析了這個概念，並得出結論，Bussard 的想法不切實際。在星際旅行看起來註定成為現實的時候，這種分析可能看起來像溼毯子，但更像是對現實的檢驗。
這項詳細分析由維也納大學的物理學家和材料科學專家、科幻小說作家彼得·沙特施奈德領導。德克薩斯航空航天公司Triton Systems, LLC的物理學家 Albert A. Jackson 也加入了他的行列。描述他們的發現的研究將於2022 年 2 月發表在科學期刊Acta Astronautica上。
Bussard Ramjet 是一種優雅的解決方案，可以將載人任務傳送到其他恆星系統，至少在理論上是這樣。早期的概念，如核脈衝推進 (NPP) 和聚變推進，已經以獵戶座計劃和代達羅斯計劃的形式提出。這些概念是對在相對較短的時間內達到到達另一個恆星系統所需的速度的基本挑戰的答案。換句話說，它們需要達到光速的一小部分。
然而，由於所涉及的航天器的尺寸、質量和成本，這些方法在很大程度上被認為是不切實際的。獵戶座計劃和其他核電站提案涉及航天器，透過精心定時引爆飛行器後面的核彈頭來產生推進力。一個朝後的推板將吸收這些爆炸產生的動力並將它們轉化為動量。
雖然獵戶座飛船理論上可以達到光速的 10%，但需要數百到數千個核裝置才能做到這一點。反過來，這需要非常大的航天器和許多外部火箭助推器才能將其送入太空，所有這些加起來的價格都令人望而卻步。還有放射性塵埃的問題，獵戶座航天器會在其尾跡中留下痕跡。此外，隨著 1963 年部分禁止核試驗條約的透過，該專案變得站不住腳，該條約禁止在地球大氣層、太空或水下進行核試驗。
相比之下，代達羅斯計劃需要一個兩級無人探測器，依靠氘或氦 3 的顆粒來產生推進力。這些彈丸將在反應室中使用電子鐳射融合，產生的能量將被引導到後方以產生推力。然而，將航天器加速到相對論速度所需的推進劑量意味著航天器的大部分質量和體積都被推進劑和推進劑罐佔據。
代達羅斯飛船和土星五號月球火箭的比較。
在題為銀河物質和星際飛行的提案論文中，Bussard 提出了傳統聚變火箭的一種變體。Ramjet 將使用強大的磁場在 ISM 中使用氫氣作為能源？透過核聚變？並作為工作流體。 透過直接從 ISM 獲取推進劑供應，衝壓發動機取消了笨重的推進劑油箱，並且可以比代達羅斯概念更小、更輕。
九年後，在由麻省理工學院研究員約翰·F·菲什巴克撰寫的題為相對論星際太空飛行的論文中，首次對磁場進行了理論上的描述。從那時起，這個想法引起了科幻小說迷以及技術和航天界成員的極大興趣。Peter Schattschneider 在最近的 TU Wien新聞稿中說：
這個想法絕對值得研究。在星際空間中有高度稀釋的氣體，主要是氫，每立方厘米大約有一個原子。如果你要收集航天器前面的氫氣，就像在磁漏斗中一樣，在巨大磁場的幫助下，你可以用它來執行聚變反應堆並加速航天器。
為了他們的研究，Schattschneider 和 Jackson 使用維也納大學開發的軟體重新檢查了 Bussard Ramjet，該軟體是計算電子顯微鏡中電磁場研究專案的一部分。他們發現磁性粒子捕獲的基本原理是有效的，即可以在提議的磁場中收集粒子並將其引導到反應室中。
一群鐳射帆航天器離開太陽系。
他們的結果是一種好訊息，壞訊息的情況。與 Fishback 提出的一致，靜態‘緩慢變化’的磁場能夠將星際物質輸送到聚變反應堆中。透過這種方式，可以維持一個地球重力 (1 g )的一致加速度，直到達到相對論速度。然而，當他們計算出磁漏斗的大小時，壞訊息就從這裡開始了。
要實現 1000 萬牛頓 的推力，相當於太空梭主推進力的兩倍，磁場的直徑需要為 4000 公里。更糟糕的是，該場需要 1.5 億公里長才能充分捕獲 ISM 材料並將其輸送到船舶的聚變反應中。這相當於太陽和地球之間的距離，也稱為一個天文單位 (1 AU)。
雖然對於一個高度先進的文明來說，這樣的工程壯舉是可能的，但這還不是我們的能力。更重要的是，Bussard 的提議基於 ISM 密度估計，該估計在大約十年後被證明是不準確的。雖然各種再分析表明，在 ISM 中使用較低濃度的氫，聚變衝壓發動機是可行的，但這項最新研究表明，我們無法應對技術挑戰。
這對星際旅行意味著什麼？不幸的是，沒有多少，至少沒有多少我們沒有懷疑過。目前，似乎使用定向能推進 (DEP) 向最近的恆星傳送微型帆船是唯一可行的選擇。未來幾年，突破星射、蜻蜓計劃等計劃將此類飛船送往半人馬座阿爾法星等恆星，希望在我們有生之年實現星際飛行。
藝術家對 Bussard Ramjet 的印象。
與此同時，對核火箭的研究仍在繼續，並取得了可喜的成果！這種推進方法以核熱推進（NTP）和核電推進（NEP）的形式出現。雖然前者涉及使用反應堆，如火箭車輛應用的核發動機(NERVA)，來加熱氫燃料以產生推力，但後者依靠反應堆為惰性氣體充電，如霍爾效應推進器。
這種方法有望在不久的將來成為行星際任務的首選手段。事實上，一些估計表明核推進將允許在短短 100 天內從地球到火星的旅行。與此同時，星際研究倡議(i4is)、伊卡洛斯星際和英國星際學會等組織繼續研究其他提議的星際旅行方法。
除了相對論航天器和推進器，他們還致力於對發電船、低溫太空船和其他將人類乘客送往其他太陽系進行殖民的方法的可行性研究。即使旅行計劃需要調整，旅程仍在繼續！
