1960 年代，美国物理学家罗伯特·W·布萨德 提出了一个星际旅行的激进想法：一种依靠强大磁场直接从星际介质中收集氢气的航天器。这种冲压发动机的高速迫使氢进入逐渐收缩的磁场，直到发生聚变。然后磁场将产生的能量导向航天器的后部以产生推进力。
众所周知，Bussard Ramjet 已经被像 Poul Anderson、Larry Niven、Vernor Vinge 这样的硬科幻作家和像 Carl Sagan 这样的科学传播者所普及。不幸的是，一组物理学家最近更详细地分析了这个概念，并得出结论，Bussard 的想法不切实际。在星际旅行看起来注定成为现实的时候，这种分析可能看起来像湿毯子，但更像是对现实的检验。
这项详细分析由维也纳大学的物理学家和材料科学专家、科幻小说作家彼得·沙特施奈德领导。德克萨斯航空航天公司Triton Systems, LLC的物理学家 Albert A. Jackson 也加入了他的行列。描述他们的发现的研究将于2022 年 2 月发表在科学期刊Acta Astronautica上。
Bussard Ramjet 是一种优雅的解决方案，可以将载人任务发送到其他恒星系统，至少在理论上是这样。早期的概念，如核脉冲推进 (NPP) 和聚变推进，已经以猎户座计划和代达罗斯计划的形式提出。这些概念是对在相对较短的时间内达到到达另一个恒星系统所需的速度的基本挑战的答案。换句话说，它们需要达到光速的一小部分。
然而，由于所涉及的航天器的尺寸、质量和成本，这些方法在很大程度上被认为是不切实际的。猎户座计划和其他核电站提案涉及航天器，通过精心定时引爆飞行器后面的*弹核**头来产生推进力。一个朝后的推板将吸收这些爆炸产生的动力并将它们转化为动量。
虽然猎户座飞船理论上可以达到光速的 10%，但需要数百到数千个核装置才能做到这一点。反过来，这需要非常大的航天器和许多外部火箭助推器才能将其送入太空，所有这些加起来的价格都令人望而却步。还有放射性尘埃的问题，猎户座航天器会在其尾迹中留下痕迹。此外，随着 1963 年部分禁止核试验条约的通过，该项目变得站不住脚，该条约禁止在地球大气层、太空或水下进行核试验。
相比之下，代达罗斯计划需要一个两级无人探测器，依靠氘或氦 3 的颗粒来产生推进力。这些弹丸将在反应室中使用电子激光融合，产生的能量将被引导到后方以产生推力。然而，将航天器加速到相对论速度所需的推进剂量意味着航天器的大部分质量和体积都被推进剂和推进剂罐占据。
代达罗斯飞船和土星五号月球火箭的比较。
在题为银河物质和星际飞行的提案论文中，Bussard 提出了传统聚变火箭的一种变体。Ramjet 将使用强大的磁场在 ISM 中使用氢气作为能源？通过核聚变？并作为工作流体。 通过直接从 ISM 获取推进剂供应，冲压发动机取消了笨重的推进剂油箱，并且可以比代达罗斯概念更小、更轻。
九年后，在由麻省理工学院研究员约翰·F·菲什巴克撰写的题为相对论星际太空飞行的论文中，首次对磁场进行了理论上的描述。从那时起，这个想法引起了科幻小说迷以及技术和航天界成员的极大兴趣。Peter Schattschneider 在最近的 TU Wien新闻稿中说：
这个想法绝对值得研究。在星际空间中有高度稀释的气体，主要是氢，每立方厘米大约有一个原子。如果你要收集航天器前面的氢气，就像在磁漏斗中一样，在巨大磁场的帮助下，你可以用它来运行聚变反应堆并加速航天器。
为了他们的研究，Schattschneider 和 Jackson 使用维也纳大学开发的软件重新检查了 Bussard Ramjet，该软件是计算电子显微镜中电磁场研究项目的一部分。他们发现磁性粒子捕获的基本原理是有效的，即可以在提议的磁场中收集粒子并将其引导到反应室中。
一群激光帆航天器离开太阳系。
他们的结果是一种好消息，坏消息的情况。与 Fishback 提出的一致，静态‘缓慢变化’的磁场能够将星际物质输送到聚变反应堆中。通过这种方式，可以维持一个地球重力 (1 g )的一致加速度，直到达到相对论速度。然而，当他们计算出磁漏斗的大小时，坏消息就从这里开始了。
要实现 1000 万牛顿 的推力，相当于航天飞机主推进力的两倍，磁场的直径需要为 4000 公里。更糟糕的是，该场需要 1.5 亿公里长才能充分捕获 ISM 材料并将其输送到船舶的聚变反应中。这相当于太阳和地球之间的距离，也称为一个天文单位 (1 AU)。
虽然对于一个高度先进的文明来说，这样的工程壮举是可能的，但这还不是我们的能力。更重要的是，Bussard 的提议基于 ISM 密度估计，该估计在大约十年后被证明是不准确的。虽然各种再分析表明，在 ISM 中使用较低浓度的氢，聚变冲压发动机是可行的，但这项最新研究表明，我们无法应对技术挑战。
这对星际旅行意味着什么？不幸的是，没有多少，至少没有多少我们没有怀疑过。目前，似乎使用定向能推进 (DEP) 向最近的恒星发送微型帆船是唯一可行的选择。未来几年，突破星射、蜻蜓计划等计划将此类飞船送往半人马座阿尔法星等恒星，希望在我们有生之年实现星际飞行。
艺术家对 Bussard Ramjet 的印象。
与此同时，对核火箭的研究仍在继续，并取得了可喜的成果！这种推进方法以核热推进（NTP）和核电推进（NEP）的形式出现。虽然前者涉及使用反应堆，如火箭车辆应用的核发动机(NERVA)，来加热氢燃料以产生推力，但后者依靠反应堆为惰性气体充电，如霍尔效应推进器。
这种方法有望在不久的将来成为行星际任务的首选手段。事实上，一些估计表明核推进将允许在短短 100 天内从地球到火星的旅行。与此同时，星际研究倡议(i4is)、伊卡洛斯星际和英国星际学会等组织继续研究其他提议的星际旅行方法。
除了相对论航天器和推进器，他们还致力于对发电船、低温太空船和其他将人类乘客送往其他太阳系进行殖民的方法的可行性研究。即使旅行计划需要调整，旅程仍在继续！