第2.9节 - 外部交互方法
外部交互是指通过场或与车辆自身外部物体发生物理交互来产生力的运输方法。
其他名称：电动力发动机，阿尔文发动机
类型：通过磁场的电气方式
描述：在行星磁场中的载流导线将受到IxB力（电流与磁场的叉积，垂直于两者）。这与电动机中产生的力类型相同。仅在一个方向上流动的电流无法持续存在，电荷会在一端累积。因此，对于此方法，电流回路通过电离层闭合，电离层是大气的一部分，其被电离并可以承载电流。导线在一个方向上加速（拉着车辆一起），而电离层在另一个方向上加速。电离层的运动最终会在其自身内部消散。当电流由电源驱动通过导线时，它充当电动机，产生正推力。当允许电流在另一个方向上无阻地流动时，它充当发电机，产生可用于车辆的电力，并产生阻力。在某些情况下，电力和阻力都很有用，但产生的任何电力都将以轨道动能为代价。
电流环推进器产生的推力/瓦特比离子或等离子体发动机更大。不会直接消耗推进剂，尽管等离子体接触器会消耗一些材料来产生等离子体，从而使与电离层的良好电接触成为可能。有效地，这提供了250公里/秒的等效排气速度。优点是这是一个相对简单的装置，并且对于电推进器来说具有相对较高的推力。此方法的局限性在于，行星必须同时具有强大的磁场和足够的离子密度才能有效运行，并且推力的方向受局部磁场方向的控制。行星磁场通常相对于其极点偏移和倾斜，并且无论如何，在轨道的任何给定点都只指向一个方向。推力方向仅限于垂直于磁场方向的圆形。地球轨道高达约1000公里，以及木星周围的一些区域是良好的候选者，其他地方则较少。用途包括低轨道车辆和天钩的轨道维持，以及到达更高轨道的远地点提升。此方法可以与其他电推进器结合使用并共享相同的电源，根据高度或推力方向适当地更改使用的推力方法。
长导线在磁场中的运动即使不用于推进也会产生静电压。这种电压累积发生在所有航天器上，这是一个称为航天器充电的主题，但在长导线上要大得多。因此，需要适当的绝缘和设备接地以避免损坏。即使没有运行等离子体接触器，也可能发生对周围电离层的火花放电。
状态：一项名为系留卫星系统（Tethered Satellite System）的实验于1980年代在航天飞机上进行。
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参考文献
- Belcher，J。W。“木星-木卫一连接：太空中的阿尔文发动机”，《科学》第238卷第4824号，第170-6页，1987年10月9日。
其他名称：行星飞越，天体台球
类型：通过重力场的动能
描述：行星体或大型卫星与飞行器之间的动量交换允许在其他参考系中改变飞行器的方向和速度。当仅考虑飞行器和大型天体时，双曲线轨道在接近和离开时具有相同的速度，但重力会改变方向。当大型天体又围绕另一个更大的行星或恒星运行时，飞行器方向的变化可以增加或减少其相对于更大速度的速度。根据动量守恒，这种重力助推飞越会影响你飞越的天体，但通常飞行器比它飞越的天体小得多，因此天体轨道变化太小而无法测量。
理论上，速度变化量仅限于天体逃逸速度的两倍，方法是将飞行器方向改变180度。因此，较大的天体可以产生较大的速度变化。实际上，重力助推通常产生的结果远小于此，因为飞行器到达时具有过量的速度，并且所需的目标方向限制了飞越参数。过量的速度会减少天体重力可以作用的时间。更典型值是其中心1.5个天体半径处测量的逃逸速度的0.5到1.0倍。速度变化仍然足够大，以至于它们被广泛用于行星探测任务，通常使用多个不同行星的飞越，甚至多次使用同一行星。在这些情况下，排列重力助推的燃料成本远低于直接进行等效速度变化。缺点是与直接转移轨道相比，重力助推消耗了更长的任务时间，并且需要根据行星处于正确位置的时间选择任务日期。月球重力助推逃离或返回地球轨道特别有用，因为月球的轨道足够短，可以提供频繁的机会。
状态：广泛用于行星任务，单个航天器通常多次使用。
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参考文献
其他名称：送餐系统
类型：通过重力场的势能
描述：在这种方法中，质量下降重力井可以成为能量来源，为向上重力井的有效载荷提供动力。最典型的情况是通过太空电梯，利用下降的质量通过缆绳直接提升货物，或产生电力以通过电力提升货物。当货物双向行驶且质量相同时，这种方法效率最高。在这种情况下，货物交付仅消耗电动机的效率损失，这可能只有百分之几。另一种变化是利用同步高度以上货物的制动能量，该能量看到的离心力高于重力，为将货物从天体表面提升到同步高度提供动力。此能量以减慢天体自转为代价而来。制动将对电梯产生侧向力。
状态：配重在地球上的电梯中很常见。太空应用尚未尝试。
变体
参考文献
与具有大气层的大型天体（例如地球）的大气层相互作用会产生很大的力。这些力不同于使用大气层进行推进，这在空气呼吸发动机中进行了讨论，空气呼吸发动机主要是推力。
其他名称：大气制动，翼型
类型：通过空气动力的动能
描述：此方法利用与大气层的空气动力学相互作用产生垂直于前进方向的力（升力），有意阻碍前进方向的运动（阻力）或改变轨道参数（利用升力，并伴随一些阻力）。浮力或无前进运动的置换升力由方法3气艇涵盖。空气动力学力的条件和应用范围很广，并且是一个发展良好的工程领域。
速度范围从远低于当地声速，即亚音速，到声速的数倍，即高超音速，甚至超过逃逸速度。所有不对称或不直接平行于速度方向的物体都会产生一些升力，所有运动的物体都会产生阻力。升阻比，称为升阻比，从钝形再入体的不到1.0到旨在最大化升力的良好亚音速翼型形状的25或更高。主要目的是产生升力的结构称为机翼。所有升力体由于升力并非完全垂直，以及除机翼外车辆其他部分的体阻力，都会产生一些阻力。
升力可用于作为爬升到轨道的部分来获得高度。阻力会降到最低，因为它们抵消推力以达到轨道速度。从轨道返回时，专门设计的减速装置包括降落伞、隔热罩和高Q气动刹车。在轨道上时，只要阻力和加热在结构能够承受的范围内，就可以进行纯阻力产生的低Q气动刹车，而无需特殊装置。轨道速度升力装置可以改变轨道方向，但会付出一些阻力损失的代价。
状态：动力飞机已运行了100多年。喷气飞机已被用作火箭的运载工具。它们结合使用25风扇喷气发动机提供前进推力和机翼提供升力。
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- 75a 降落伞 - 相对低马赫数的阻力装置，用于完全停止或降低速度至终端着陆装置的速度。
- 75b 高Q气动刹车 - Q是动压，即大气运动产生的压力。高Q气动刹车在高马赫数下产生大量阻力。它们通常设计为充气装置，称为球伞（来自气球和降落伞），但可扩展的襟翼或面板也属于此类。
- 75c 隔热罩 - 它们是集成到车辆结构中的阻力装置，但主要设计用于消散再入时的极端高温。
- 75d 低Q气动刹车 - 这些通常是车辆上用于制动的现有部件的重新用途。通过保持制动阻力较低，并使用多个轨道，通常可以在没有航天器上的特殊组件的情况下进行制动。显然，这需要更长的时间。
参考文献
此类别涉及与太空中的自然或人造天体的直接物理接触。
其他名称：岩面刹车，撞击着陆
类型：通过摩擦降低动能
描述：此方法利用与行星表面的机械摩擦来减速。例如，想象一下月球表面上由玄武岩铸造的轨道。它与地面平行铺设，形状类似于混凝土公路隔离带。想要着陆的车辆处于低掠过轨道。它与轨道对齐，正好在其上方，然后将一些夹具延伸到轨道上。通过施加夹紧压力，车辆可以从月球轨道刹车到停止。显然，制动器会散发出大量热量，因此必须由高温材料（如石墨）制成。另一种方法是使用“跑道”，即月球表面上的平整区域。到达的车辆减速到低于轨道速度，然后重力将其拉到跑道上，车辆底部的滑橇与跑道摩擦使其减速。
为了防止制动器熔化，它应该最大化表面积，并可能具有热管等冷却系统。轨道不会看到如此集中的加热，因此冷却不是那么大的挑战。主要优点是不需要燃料即可在星体上着陆。主要缺点是着陆轨道或跑道所需的尺寸和机械精度很大。当速度大于制动材料中的声速时，着陆表面的不规则性会在装置中产生冲击波。此方法更容易在较小的天体上实施，因为那里需要消散的轨道动能较少。
状态：机械制动器在地球上的许多车辆中都有使用。高性能制动器用于客机。目前，太空运输中的使用尚属理论阶段。
变体
- 76a 岩石云 - 这涉及创建人造的颗粒“大气层”来减速。可以通过静电力提升月球尘埃云，到达的车辆通过与尘埃颗粒的撞击或车辆上带电表面的偏转来减速。
参考文献
描述：2015年，NASA提议使用鱼叉和缆绳钩住经过的物体，并利用缆绳的制动来加速和匹配速度。重新部署缆绳并利用物体的旋转来弹射车辆将增加额外的速度。