KSP идет лесом.
Преамбула для танкистов: основы реактивного движения, грубо говоря, закон сохранения импульса и третий закон ньютона. Соответственно можно увеличивать либо массорасход, либо скорость истечения.
Увеличивать массорасход тупо, т.к. увеличивается либо площадь поперечного сечения (увеличение сопротивления в атмосфере), либо длина (потеря структурной устойчивости). Да и топливо надо тащить с собой, что для хоть какой-то эффективности требует увеличения количества ступеней (задача Циолковского), что чревато отказами на этапе отделения.
Куда полезнее увеличивать выходную скорость, точнее - удельный импульс (в теории величины равны). Но здесь мешает физика продуктов горения топлива. Газ имеет т.н. предельную скорость истечения. Для самого эффективного (и запрещенного, если что) топлива жидкостных ракет, фтороводорода, она составляет около 5.3 км/с. Стандартное кислород-водородное топливо имеет скорость истечения около 4.5 км/с. Для РДТТ скорость истечения еще ниже.
Соответственно, для стандартных ЖРД и РДТТ мы по сути уперлись в потолок развития, поскольку даже графеновая конструкция хоть и даст приличное преимущество по массе, но все равно не позволит с ветерком долететь дальше марса (да и туда добираться весьма долго).
Альтернативы стандартным РД, имеющие более высокий удельный импульс - ядерные, ионно-плазменные и фотонные движки. Первые слегка срут, что не позволяет использовать их на первой (да и на второй) ступени. Да и лично я бы подосрал лететь на ядрене мине замедленного взрыва. Мы уже пытались, теперь узкоглазеры пыжат что-то, но вероятнее всего их тоже ждет отказ. Фотонные движки имеют только один реальный вариант - солнечный парус. Штука неплоха, и лет через 20 набирает некислую скорость. А еще через 100 выходит за пределы СС и всякое ускорение теряет. Чтоб лететь куда-либо - не айс. В теории возможен движок на аннигиляции, но где и как держать антиматерию, да и как ее вообще получить в таких объемах - вопрос сложный и философский.
-----------------------------
Часть для танкистов кончается здесь.
Короче, остановлюсь на ионных двигателях. Они обладают неплохим удельным импульсом (10-16 км/с) и очень галимой тягой ввиду очень низкого массорасхода. С одной стороны низкий массорасход збс, т.к. можно дольше держать двигло. С другой стороны тяга в 0.08 Н для корабля в пару тонн - не самое быстрое приключение. Так что этот двигатель применим только за пределами орбиты.
Ионных РД существует 2 основных типа: прямоток (штаты) и двигатель на эффекте холла (союз). Проблемы первого - очень высокое энергопотребление, резкое падение эффективности при отклонении размеров от оптимальных и некислые размеры. Проблемы второго - более низкая тяга по сравнению с первым и падение эффективности при отклонении размеров от оптимума (большой движок забацать не выйдет).
Мне после долгой и интересной ночи с консолью когда мозг уже поплыл пришли в голову следующие варианты решения проблем.
Общий - возможно ли использовать для ускорения небольшой циклотрон? Циклотроны, выдающие 100 км/с, имеют не слишком большие размеры, и их вполне можно затолкать как довесок к движку. Проблема, которую вижу - что они работают с импульсами, т.е. движок должен быть импульсным. Хотя вроде в штатах такую шляпу сделали и она дает аж 5 Н (правда в лаборатории).
Для двигателей на эффекте холла - цилиндрический вариант в целом неплохо масштабируется вниз. Вместе с низкой температурой в сопле можно попытаться вырастить движки на кристалле кремния, эта технология развита весьма неплохо. Даст ли какой-нибудь бонус замена одного движка на массив из пары сотен - надо считать.
В общем случае если дойти хотя бы до 10-20 Н тяги - то будет вполне неплохо, т.к. например для корабля массой в 10 тонн (союз) тяга в 20 Н даст ускорение в 3 мм/с2, что означает прирост к скорости 10 м/с в час или 240 м/с в день.
Если кто может сказать в чем косяки моих больных фантазий - буду рад прочесть. Только пожалуйста, без KSP.
