Päikesetuule tõukejõuna kasutamiseks on olemas mitmeid kontseptsioone: MagSail, e-puri ja plasmamagnet. Kõik need kontseptsioonid töötavad valdavalt tõmbeseadmetena ja on seega piiratud päikesetuulega võrdsete kiirustega (~700 km/s), millel on vaid piiratud võime genereerida jõudu, mis on ristsuunas päikesetuule kohaliku suuna suhtes (st tõstmine). Huvitav võimalus, mida uurida, on dünaamiline hüppeline tõus: tuule kiiruse erinevuse ärakasutamine kahes erinevas ruumipiirkonnas. Teadaolevalt kasutavad seda tehnikat albatrossid ja purilennukid, tiirledes tuulenihke piirkondades sisse ja välja. Birch (JBIS, 1989) soovitas, et sellist tehnikat saaks kasutada MHD tiiva kaudu tähtedevahelise reisimise rakenduste jaoks, kuid ei uurinud seda kontseptsiooni lähemalt.
Suunatud plasmalaineantenniga kosmoselaev, mis annab impulsi kohalikule planeetidevahelisele või tähtedevahelisele keskkonnale, tekitades antennile jõu (tõste). Korduvad dünaamilised hüppemanöövrid tehakse energia ammutamiseks ja päikesetuule kiiruse mitmekordseks saamiseks, et saavutada päikesetuule maksimaalsest kiirusest kuni kümme korda suurem kiirus ja jõuda umbes 2%ni valguse kiirusest.
Päikesetuule kui tõukejõuga suhtlemise kontseptsiooni väljatöötamine nõuab eksperimentaalset valideerimist etappide kaupa, millest esimene oleks päikesetuule vastu suunatud märkimisväärse takistuse demonstreerimine, kasutades tõukejõuks magnetstruktuuri. Plasmamagnet näib olevat sissejuhatuses vaadeldud tõmbekontseptsioonide kiirenduste osas kõige tõhusam, seega näib plasmamagnetitehnoloogia tutvustamine olevat järgmine loogiline samm. Hiljutine uuring on pakkunud välja väikese 16U kuubiku näidiskontseptsiooni nimega Jupiter Observing Velocity Experiment (JOVE), mis võiks läbida Jupiteri orbiidi vaid 6 kuud pärast Maalt starti. Teine tuulega sõitva plasmamagneti tehnoloogia rakendus oleks päikesegravitatsiooniläätse (SGL) kauguse (> 550AU) kiire juurdepääsu demonstreerimine. Uuring nimega Wind Rider Pathfinder Mission on näidanud, et SGL-i piirkonnale pääseb selle tehnoloogia abil juurde vähem kui 7 aasta jooksul alates käivitamisest. Need murrangulised missioonid annaksid kinnituse, et päikesetuulest saab ammutada tähenduslikku tõukejõudu, luues aluse täiustatud kontseptsioonile tuulest elektrienergia ammutamiseks lifti genereerimiseks.
Teleskoopide saatmine päikesegravitatsiooniläätsele suurendaks teleskoobi visualiseerimisvõimet miljardeid kordi, kuna see vaataks valgust, mille fokuseerib peaaegu miljoni miili laiune päike. päikesegravitatsiooniläätsega teleskoop. Optiliste või peaaegu optiliste lainepikkuste korral on valguse võimendus suurusjärgus 200 miljardit korda ja sama muljetavaldava nurkeraldusvõimega. Kui jõuame sellesse piirkonda, mis algab 550 AU kaugusel Päikesest, saame teostada eksoplaneetide otsepildistamist. Pildindusmissioon on keeruline, kuid teostatav, kasutades tehnoloogiaid, mis on kas juba saadaval või aktiivses arenduses. Reaalsetes tingimustes nõuab meie galaktilise naabruses asuvate Maa-sarnaste eksoplaneetide megapiksline pildistamine vaid nädalaid või kuid integratsiooniaega, mitte aastaid, nagu varem arvati.
Meeskond on uurinud ühemeetriste teleskoopide saatmist umbes kakskümmend korda kaugemale kui Pluuto, et kasutada ära päikese painutava valguse gravitatsiooni. Päikese pikkus on 865000 109 miili, mis on 3 korda laiem kui Maa. Gravitatsioon võimaldab teil päikest kasutada hiiglasliku valguse kogujana. Võime minna Maast XNUMX valguspäeva kaugusele ja kujutada planeete teistes päikesesüsteemides. See oleks nagu me saatsime sondi teise päikesesüsteemi.
Kui see meetod töötab, võiksime 2030. aastatel uurida teisi päikesesüsteeme.
See lähenemine tugineb välise dünaamilise rõhu jõul töötava tõukeajami kontseptsioonile [nn q-ajam (Greason, 2019)], kuid praeguses kontseptsioonis pardal olevat reaktsioonimassi ei kasutata. Kasutades välist energiatootmist päikesetuules saadaoleva aine kiirendamiseks sõiduki kohal oleva vooluga risti, tekitatakse tõstejõud, mis on suurem kui võimsuse eemaldamise protsessis tekkiv takistus. Tulemuseks on teatud tüüpi tõstejõud, kuid ilma füüsilise struktuurita. 2. jaotises on selle lifti tekitava mehhanismi tööpõhimõtted üksikasjalikult välja töötatud. Jaotises 3 töötatakse välja potentsiaalsed missioonikontseptsioonid, kasutades päikesesüsteemis saadaolevaid kõrge tuulenihke piirkondi, nimelt kiire (polaarse) ja aeglase (ekvatoriaalse) päikesetuule liidest ning lõppšokki, kus päikesetuul pöördub ülehelikiirusest tagasi allahelikiirusega vool, et saavutada kiirus ≈2% c.
Mitmed päikesesüsteemi struktuurid pakuvad piisavalt suuri tuulegradiente, et energia ammutamiseks dünaamilisi hüppeid manöövreid teha. Sellised struktuurid hõlmavad, kuid ei ole nendega piiratud: lõpetamisšokk, heliopaus, aeglane ja kiire päikesetuul ning planetaarse magnetosfääri piir. Kuigi nende struktuuride tihedus on erinev, on tõmbeseadmete, näiteks plasmamagneti analüüs näidanud, et kunstlikult loodud magnetosfääri ulatus sõiduki ümber laieneb loomulikult, kui ümbritsev tihedus väheneb. Täpsemalt, kosmoselaeva ümbritsev magnetstruktuur laieneb seni, kuni magnetrõhk ühtib päikesetuule dünaamilise rõhuga. See efekt muudab sellised seadmed nagu plasmamagnet Päikesest väljapoole liikudes peaaegu püsivaks. Käesolevas artiklis esitatud analüüsi jaoks oleme võtnud vastu konstantsed takistuse väärtused ja kuna tekkiv tõstejõud tuleneb tõmbeseadme liikumisest läbi plasma, on ka tõstejõu konstantsed väärtused.
Sõiduk (või lind) sooritab elastse kokkupõrke, kui siseneb liikuvasse õhuvoolu väikese tõmbejõuga kallutusmanöövri abil. Kui sõiduk uuesti vaiksesse õhku siseneb, on see tuulevoolu kiirusest kaks korda suurem. Vaikses õhus kallutades saab sõiduk uuesti tuulevoogu siseneda ja oma kiirust uuesti suurendada, korrates manöövrit ikka ja jälle, kuni takistuse kadu neutraliseerib kiiruse suurenemise ja saavutatakse maksimaalne kiirus. Hiljuti on kaugjuhtimisega purilennukite entusiastid saavutanud märkimisväärseid kiirusi, mis ületavad 850 km/h – ligikaudu 10 korda tuule kiirusest –, kasutades seda tehnikat purilennukite puhul, millel puudub pardal olev tõukejõud.
Kosmoselaev võib interakteeruda ioniseeritud gaasi voogudega kosmoses (päikesetuul või tähtedevaheline keskkond), et kiirendada voolukiirusest suuremate kiirusteni. Inspireerituna merelindude ja purilennukite sooritatud dünaamilistest lenduvatest manöövritest, mille käigus kasutatakse tuule kiiruse erinevusi kiiruse suurendamiseks, tiirleb väljapakutud tehnikas lifti tekitav kosmoselaev heliosfääri erineva tuulekiirusega piirkondade vahel, saades selle käigus energiat. ilma raketikütust kasutamata ja ainult tagasihoidlikud pardavõimsusnõuded.
Lihtsaimas analüüsis saab kosmoselaeva liikumist modelleerida kui elastsete kokkupõrgete seeriat erinevatel kiirustel liikuvate keskkonnapiirkondade vahel. Kosmoselaeva trajektoori üksikasjalikumad mudelid töötatakse välja, et ennustada võimalikku kiiruse suurenemist ja maksimaalset kiirust, mida on võimalik saavutada sõiduki tõste- ja tõmbejõu suhte osas. Pakutakse välja tõstejõudu tekitav mehhanism, mille puhul voolu eraldatakse sõiduki kohal lennusuunas ja seejärel kasutatakse seda ümbritseva keskkonna kiirendamiseks põikisuunas, tekitades tõstejõu (st vooluga risti oleva jõu). Tõste ja tõmbe suhte suured väärtused on näidatud juhul, kui suurel interaktsioonialal on väike põikkiirus. Suure interaktsiooniala nõue heliosfääri ülimadala tihedusega välistab füüsilise tiiva kasutamise, kuid kompaktse suundantenni tekitatud plasmalainete kasutamine ümbritsevale keskkonnale impulsi andmiseks on teostatav, ergastades R-lained, X-lained, Alfveni lained ja magnetosoonilised lained on paljutõotavad kandidaadid. Määratletakse kontseptuaalne missioon, mille käigus teostatakse heliosfääri lõpplöögil dünaamiline hüppeline tõus, mis võimaldab kosmoselaeval saavutada kahe ja poole aasta jooksul pärast starti kiirust, mis läheneb 2%-le c ilma raketikütust kulutamata. See tehnika võib hõlmata esimest etappi mitmeastmelise missiooni jaoks, et saavutada tõeline tähtedevaheline lend teistesse päikesesüsteemidesse.
Päikesepurjed on esimene näide tõukejõutehnoloogiast, mis kasutab Päikesest lähtuvaid vabalt saadaolevaid footoneid, kuid isegi kõige ekstreemseim päikesepurjetamine – mis on lastud Päikese lähedalt, kasutades kõige madalama tihedusega kõrgeima temperatuuriga materjale (nt aerografiit) – oleks võimeline saavutama vaid 2% c-st (Heller et al., 2020); tavapärasemad päikesepurjed on piiratud alla 0.5% c-st (Davoyan et al., 2021). Hiljuti on Lingam ja Loeb (Lingam ja Loeb, 2020) uurinud astrofüüsikalisi objekte (nt massiivsed tähed, supernoovad jne), mis võimaldaksid kiirgusega surutud kergel purjel saavutada kiirust 10% c-st või rohkem, kuid see siiski jätab probleemi, kuidas Päikesesüsteemist pärit inimtehnoloogia suudab tähtedevahelist lendu saavutada.
Brian Wang on futuristide mõttejuht ja populaarne teadusblogija, kellel on miljon lugejat kuus. Tema ajaveeb Nextbigfuture.com on teadusuudiste ajaveeb. See hõlmab paljusid häirivaid tehnoloogiaid ja suundumusi, sealhulgas kosmos, robootika, tehisintellekt, meditsiin, vananemisvastane biotehnoloogia ja nanotehnoloogia.
Tuntud tipptasemel tehnoloogiate tuvastamise poolest, on ta praegu suure potentsiaaliga varajases staadiumis ettevõtete käivitamise ja korjanduse kaasasutaja. Ta on süvatehnoloogiainvesteeringuteks eraldatavate teadusuuringute juht ja ingelinvestor Space Angels'is.
Korporatsioonides sagedane esineja, ta on olnud TEDx -esineja, Singularity University esineja ja külaline paljudel raadio- ja taskuhäälingusaadete intervjuudel. Ta on avatud avalikule esinemisele ja nõustamistegevustele.
