第2.9節 - 外部互動方法
外部互動是指透過場或與車輛自身外部物體發生物理互動來產生力的運輸方法。
其他名稱：電動力發動機，阿爾文發動機
型別：透過磁場的電氣方式
描述：在行星磁場中的載流導線將受到IxB力（電流與磁場的叉積，垂直於兩者）。這與電動機中產生的力型別相同。僅在一個方向上流動的電流無法持續存在，電荷會在一端累積。因此，對於此方法，電流回路透過電離層閉合，電離層是大氣的一部分，其被電離並可以承載電流。導線在一個方向上加速（拉著車輛一起），而電離層在另一個方向上加速。電離層的運動最終會在其自身內部消散。當電流由電源驅動透過導線時，它充當電動機，產生正推力。當允許電流在另一個方向上無阻地流動時，它充當發電機，產生可用於車輛的電力，併產生阻力。在某些情況下，電力和阻力都很有用，但產生的任何電力都將以軌道動能為代價。
電流環推進器產生的推力/瓦特比離子或等離子體發動機更大。不會直接消耗推進劑，儘管等離子體接觸器會消耗一些材料來產生等離子體，從而使與電離層的良好電接觸成為可能。有效地，這提供了250公里/秒的等效排氣速度。優點是這是一個相對簡單的裝置，並且對於電推進器來說具有相對較高的推力。此方法的侷限性在於，行星必須同時具有強大的磁場和足夠的離子密度才能有效執行，並且推力的方向受區域性磁場方向的控制。行星磁場通常相對於其極點偏移和傾斜，並且無論如何，在軌道的任何給定點都只指向一個方向。推力方向僅限於垂直於磁場方向的圓形。地球軌道高達約1000公里，以及木星周圍的一些區域是良好的候選者，其他地方則較少。用途包括低軌道車輛和天鉤的軌道維持，以及到達更高軌道的遠地點提升。此方法可以與其他電推進器結合使用並共享相同的電源，根據高度或推力方向適當地更改使用的推力方法。
長導線在磁場中的運動即使不用於推進也會產生靜電壓。這種電壓累積發生在所有航天器上，這是一個稱為航天器充電的主題，但在長導線上要大得多。因此，需要適當的絕緣和裝置接地以避免損壞。即使沒有執行等離子體接觸器，也可能發生對周圍電離層的火花放電。
狀態：一項名為繫留衛星系統（Tethered Satellite System）的實驗於1980年代在太空梭上進行。
變體
參考文獻
- Belcher，J。W。“木星-木衛一連線：太空中的阿爾文發動機”，《科學》第238卷第4824號，第170-6頁，1987年10月9日。
其他名稱：行星飛越，天體檯球
型別：透過重力場的動能
描述：行星體或大型衛星與飛行器之間的動量交換允許在其他參考系中改變飛行器的方向和速度。當僅考慮飛行器和大型天體時，雙曲線軌道在接近和離開時具有相同的速度，但重力會改變方向。當大型天體又圍繞另一個更大的行星或恆星執行時，飛行器方向的變化可以增加或減少其相對於更大速度的速度。根據動量守恆，這種重力助推飛越會影響你飛越的天體，但通常飛行器比它飛越的天體小得多，因此天體軌道變化太小而無法測量。
理論上，速度變化量僅限於天體逃逸速度的兩倍，方法是將飛行器方向改變180度。因此，較大的天體可以產生較大的速度變化。實際上，重力助推通常產生的結果遠小於此，因為飛行器到達時具有過量的速度，並且所需的目標方向限制了飛越引數。過量的速度會減少天體重力可以作用的時間。更典型值是其中心1.5個天體半徑處測量的逃逸速度的0.5到1.0倍。速度變化仍然足夠大，以至於它們被廣泛用於行星探測任務，通常使用多個不同行星的飛越，甚至多次使用同一行星。在這些情況下，排列重力助推的燃料成本遠低於直接進行等效速度變化。缺點是與直接轉移軌道相比，重力助推消耗了更長的任務時間，並且需要根據行星處於正確位置的時間選擇任務日期。月球重力助推逃離或返回地球軌道特別有用，因為月球的軌道足夠短，可以提供頻繁的機會。
狀態：廣泛用於行星任務，單個航天器通常多次使用。
變體
參考文獻
其他名稱：送餐系統
型別：透過重力場的勢能
描述：在這種方法中，質量下降重力井可以成為能量來源，為向上重力井的有效載荷提供動力。最典型的情況是透過太空電梯，利用下降的質量透過纜繩直接提升貨物，或產生電力以透過電力提升貨物。當貨物雙向行駛且質量相同時，這種方法效率最高。在這種情況下，貨物交付僅消耗電動機的效率損失，這可能只有百分之幾。另一種變化是利用同步高度以上貨物的制動能量，該能量看到的離心力高於重力，為將貨物從天體表面提升到同步高度提供動力。此能量以減慢天體自轉為代價而來。制動將對電梯產生側向力。
狀態：配重在地球上的電梯中很常見。太空應用尚未嘗試。
變體
參考文獻
與具有大氣層的大型天體（例如地球）的大氣層相互作用會產生很大的力。這些力不同於使用大氣層進行推進，這在空氣呼吸發動機中進行了討論，空氣呼吸發動機主要是推力。
其他名稱：大氣制動，翼型
型別：透過空氣動力的動能
描述：此方法利用與大氣層的空氣動力學相互作用產生垂直於前進方向的力（升力），有意阻礙前進方向的運動（阻力）或改變軌道引數（利用升力，並伴隨一些阻力）。浮力或無前進運動的置換升力由方法3氣艇涵蓋。空氣動力學力的條件和應用範圍很廣，並且是一個發展良好的工程領域。
速度範圍從遠低於當地聲速，即亞音速，到聲速的數倍，即高超音速，甚至超過逃逸速度。所有不對稱或不直接平行於速度方向的物體都會產生一些升力，所有運動的物體都會產生阻力。升阻比，稱為升阻比，從鈍形再入體的不到1.0到旨在最大化升力的良好亞音速翼型形狀的25或更高。主要目的是產生升力的結構稱為機翼。所有升力體由於升力並非完全垂直，以及除機翼外車輛其他部分的體阻力，都會產生一些阻力。
升力可用於作為爬升到軌道的部分來獲得高度。阻力會降到最低，因為它們抵消推力以達到軌道速度。從軌道返回時，專門設計的減速裝置包括降落傘、隔熱罩和高Q氣動剎車。在軌道上時，只要阻力和加熱在結構能夠承受的範圍內，就可以進行純阻力產生的低Q氣動剎車，而無需特殊裝置。軌道速度升力裝置可以改變軌道方向，但會付出一些阻力損失的代價。
狀態：動力飛機已運行了100多年。噴氣飛機已被用作火箭的運載工具。它們結合使用25風扇噴氣發動機提供前進推力和機翼提供升力。
變體
- 75a 降落傘 - 相對低馬赫數的阻力裝置，用於完全停止或降低速度至終端著陸裝置的速度。
- 75b 高Q氣動剎車 - Q是動壓，即大氣運動產生的壓力。高Q氣動剎車在高馬赫數下產生大量阻力。它們通常設計為充氣裝置，稱為球傘（來自氣球和降落傘），但可擴充套件的襟翼或面板也屬於此類。
- 75c 隔熱罩 - 它們是整合到車輛結構中的阻力裝置，但主要設計用於消散再入時的極端高溫。
- 75d 低Q氣動剎車 - 這些通常是車輛上用於制動的現有部件的重新用途。透過保持制動阻力較低，並使用多個軌道，通常可以在沒有航天器上的特殊元件的情況下進行制動。顯然，這需要更長的時間。
參考文獻
此類別涉及與太空中的自然或人造天體的直接物理接觸。
其他名稱：巖面剎車，撞擊著陸
型別：透過摩擦降低動能
描述：此方法利用與行星表面的機械摩擦來減速。例如，想象一下月球表面上由玄武岩鑄造的軌道。它與地面平行鋪設，形狀類似於混凝土公路隔離帶。想要著陸的車輛處於低掠過軌道。它與軌道對齊，正好在其上方，然後將一些夾具延伸到軌道上。透過施加夾緊壓力，車輛可以從月球軌道剎車到停止。顯然，制動器會散發出大量熱量，因此必須由高溫材料（如石墨）製成。另一種方法是使用“跑道”，即月球表面上的平整區域。到達的車輛減速到低於軌道速度，然後重力將其拉到跑道上，車輛底部的滑橇與跑道摩擦使其減速。
為了防止制動器熔化，它應該最大化表面積，並可能具有熱管等冷卻系統。軌道不會看到如此集中的加熱，因此冷卻不是那麼大的挑戰。主要優點是不需要燃料即可在星體上著陸。主要缺點是著陸軌道或跑道所需的尺寸和機械精度很大。當速度大於制動材料中的聲速時，著陸表面的不規則性會在裝置中產生衝擊波。此方法更容易在較小的天體上實施，因為那裡需要消散的軌道動能較少。
狀態：機械制動器在地球上的許多車輛中都有使用。高效能制動器用於客機。目前，太空運輸中的使用尚屬理論階段。
變體
- 76a 岩石雲 - 這涉及建立人造的顆粒“大氣層”來減速。可以透過靜電力提升月球塵埃雲，到達的車輛透過與塵埃顆粒的撞擊或車輛上帶電錶面的偏轉來減速。
參考文獻
描述：2015年，NASA提議使用魚叉和纜繩鉤住經過的物體，並利用纜繩的制動來加速和匹配速度。重新部署纜繩並利用物體的旋轉來彈射車輛將增加額外的速度。