Jeff Greason kuvailee, kuinka päästään 2 prosentista valonnopeudesta käyttämällä dynaamista aurinkotuulen nousua ja sitten käyttämällä auringosta lähteviä pellettejä 2–6 prosentin valonnopeudesta nykyistä lähiajan teknologiaa käyttämällä. Kuuden prosentin valonnopeudella tähtienvälisen väliaineen hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa avaruusaluksen kanssa kuin ydinfuusiotason energian ulkopuolella. Korkean intensiteetin energia otetaan ja käytetään propulsion tehostamiseen saavuttamaan 6 % valon nopeudesta. Aurinkotuulen dynaamisen kohoamisen aikana käytettävää plasmamagneettia käytetään jarruttamaan kohdetähdellä.
Nämä ovat fiksuja tapoja käyttää suhteellisen lyhyen aikavälin teknologioita saavuttaakseen 25 % valon nopeudesta luotain ja mahdollisesti jopa miehitetyillä avaruusaluksilla. Menetelmät, joilla päästään 2 prosenttiin valonnopeudesta kahdessa vuodessa, ovat kaikki, mitä tarvitaan matkustamiseen aurinkokunnassa ja tasaamaan painovoimalinssin pisteitä alkaen noin tusina kertaa kauempana kuin Pluto. Gravitaatiolinssien alueille siirtyminen antaa pienen kaukoputken käyttää aurinkoa linssinä, jotta siitä tulee 2 miljardia kertaa tehokkaampi. Voimme esitutkia kaikkia aurinkojärjestelmiä 10 valovuoden sisällä miljoonien avaruusteleskooppien avulla. Päätämme sitten lähettää todellisia luotain parhaisiin aurinkojärjestelmiin, joita olemme jo alkaneet tutkia observatorioilla, jotka on lähetetty katselupisteisiin 1000 valopäivän päässä Auringosta.
Tähtienväliseen lentoon tarvittavan kineettisen energian hankkiminen kohtuuhintaan on vaikeaa, ja olemassa olevien luonnollisten energialähteiden, kuten aurinkotuulen, hyödyntäminen on houkuttelevaa kustannusten alentamiseksi. Julkaistuissa konsepteissa on kuitenkin aukko, koska aurinkotuulen nopeudet on rajoitettu ~700 km/s, kun taas jopa sellaisilla konsepteilla kuin tuulivoimalla toimiva reaktiovoima ('q'-drive) nopeudet ovat noin 5 %. c on saavutettava ennen kuin he voivat ottaa haltuunsa. Kustannustehokas tapa täyttää tämä aukko on puuttunut.
Aerografiittikuhvipallot voivat vapautua lähellä aurinkoa ja ne kiihtyvät noin 5 prosenttiin valon nopeudesta. Aerographite on erittäin ohutta vaahtoa ja 15,000 XNUMX kertaa kevyempää kuin alumiini.
Tavoite – Esittele menetelmä, jolla aurinkotuulen kiihdyttämiä inerttejä pellettejä voidaan käyttää avaruusaluksen kiihdyttämiseen aurinkotuulen nopeuksista ~5 %:iin asti.
Menetelmät: Klassisen fysiikan laskennat tukemaan perusfysiikkaa ja lähestymistavan toteutettavuutta.
Tulokset: Kun kaksi ainevirtaa on lähellä toisiaan, mutta eri nopeuksilla tai kun ne liikkuvat saman tilan läpi, mutta eri nopeuksilla ja erotettavissa olevilla ominaisuuksilla, nopeuksien eroa tai nopeuden leikkausta voidaan käyttää propulsioenergian saamiseksi. Tähtienvälisen väliaineen läpi liikkuva pellettivirta on esimerkki tällaisesta tapauksesta. Propulsio pelleteillä on tunnetussa tekniikassa tutkittu ajatus, joka vaatii suuria nopeuksia pellettejä; hyödyllisen työn erottaminen pellettien ja tähtienvälisen väliaineen välisestä nopeuserosta mahdollistaa sen, että alus kulkee pellettien yli ja ottaa energiaa myös kulkusta tähtienvälisen väliaineen läpi saada propulsioenergiaa jopa pellettejä nopeampana ja jopa silloin, kun pelletit koostuvat inertistä reaktiomassasta. Tämän perusfysiikasta keskustellaan ja suorituskykyyhtälöistä ja keskustellaan tästä suhteellisen hitaiden (aurinkotuulen kiihdytettyjen) pellettien käytön yhteydessä avaruusaluksen lähettämiseksi merkittävään monikertaan aurinkotuulen nopeuden yli. Toinen tapaus, jossa pienet makrohiukkaset ja plasmatuuli ovat eri nopeuksilla, on sisäinen aurinkokunta ekliptiikan tasolla, jossa aurinkotuulen ja eläinradan pölyn nopeusjakaumat ovat erilaiset; tämä voi tarjota saman periaatteen lisäsovelluksia.
Arxiv – Tähtienvälisen tehtävän edullinen esiaste
Auringon fotonipaine tarjoaa käyttökelpoisen työntövoiman lähteen avaruusaluksille aurinkokunnassa. Teoriassa se voisi mahdollistaa myös tähtienväliset tehtävät, mutta auringon painovoiman voittamiseksi tarvitaan erittäin pieni massa poikkileikkausaluetta kohti. Tunnustamme aerografiitin, synteettisen hiilipohjaisen vaahtomuovin, jonka tiheys on 0.18 kg m−3 (15,000 1 kertaa kevyempi kuin alumiini), monipuoliseksi materiaaliksi erittäin tehokkaaseen propulsioon auringonvalon kanssa. Ontto aerografiittipallo, jonka kuoren paksuus shl = 1 mm, voi mennä tähtienväliseksi altistuessaan auringon säteilylle planeettojenvälisessä avaruudessa. Laukaisussa 0.5 AU:n etäisyydellä Auringosta aerografiittikuori, jonka shl = 60 mm, saapuu Marsin kiertoradalle 4.3 vuorokaudessa ja Pluton kiertoradalle 1 vuodessa. Aerografiitti onton pallon, jonka kuori on 0.04 µm paksu, vapautuminen 6900 AU:lla (Parkerin aurinkoluotaimen lähin lähestymistapa) johtaa lähes 1 km s−185:n pakonopeuteen ja 2 vuoden matkaan lähimpään etäisyydellemme. tähti, Proxima Centauri. Metrin kokoisen aerografiittipurjeen infrapunasignaali voitiin havaita JWST:llä jopa 100 AU:n päässä Auringosta Marsin kiertoradan takana. Ontto aerografiittipallo, jonka kuoren paksuus on 1 µm, säde 5 m (230 m), painaa 5.7 mg (2.2 g) ja sen massamarginaali on 55 g (1 g) tähtienvälisen paon mahdollistamiseksi. Hyötykuormamarginaali on kymmenen kertaa avaruusaluksen massa, kun taas kemiallisten tähtienvälisten rakettien hyötykuorma on tyypillisesti tuhannesosa raketin painosta. Käyttämällä 10 g (4.7 g) tästä marginaalista (esim. miniatyyriviestintäteknologiaan Maan kanssa), se saavuttaisi Pluton kiertoradan 2.8 vuotta (1 vuotta) planeettojen välisen laukaisun jälkeen 1 AU:lla. Yksinkertainen viestintä mahdollistaisi planeettojen välisen välineen tutkimisen ja epäillyn planeetan yhdeksän etsimisen, ja toimisi edeltäjätehtävänä αCentauriin. Arvioimme prototyyppien kehityskustannuksiksi miljoona dollaria, hinta 1000 dollaria per purje ja yhteensä alle 10 miljoonaa dollaria sisältäen planeettojen välisen tehtävän sisältävän reppuselkäkonseptin käynnistämisen.
NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) -sponsoroinnin alaisena kehitetty tekniikka, Plasma Magnet, tarjoaa tien aurinkotuulen voimakkaisiin kiihtyvyyksiin, mukaan lukien nopeat siirrot ulkoplaneetoille ja auringon painovoimalinssiin.
AIAA:n ydinvoima- ja tulevaisuuden lentopropulsion tekninen komitea on sponsoroinut JOVE-esittelytehtävän käsitteellisen suunnittelututkimuksen. Jos JOVE lentäisi, se tarjoaisi tämän tekniikan kriittisen lentoesityksen. Aurinkovoimalla toimiva avaruusalus painaisi noin 25 kiloa ja pääsisi Jupiteriin kolmessa viikossa saavuttaen hämmästyttävän 300 kilometriä sekunnissa. Mr. Greason kävi läpi konseptisuunnittelun aikana esiin tulleet keskeiset suunnitteluhaasteet, tarkasteli nykytilannetta ja keskusteli mahdollisista tulevista vaiheista.
Jeff Greason on yrittäjä ja innovaattori, jolla on 25 vuoden kokemus kaupallisesta avaruusteollisuudesta. Hän on Electric Skyn pääteknologi, joka kehittää pitkän kantaman langatonta tehoa propulsio- ja muihin tarkoituksiin; ja Tau Zero Foundationin puheenjohtaja, joka kehittää edistyneitä propulsiotekniikoita aurinkokuntaan ja tähtienvälisiin tehtäviin. Hän on ollut aktiivinen kaupallisen tilan sääntelyn kehittämisessä ja toiminut presidentin Augustine Commissionissa vuonna 2009. Jeff oli yksi XCOR Aerospacen perustajista ja toimi toimitusjohtajana vuodesta 1999 vuoden 2015 alkuun. Aiemmin hän johti rakettimoottoritiimiä Rotary Rocket ja Intelin siruteknologian kehittämisen suunnittelupäällikkö. Hänellä on 28 yhdysvaltalaista patenttia ja hän on äskettäin julkaissut julkaisuja uusista avaruuspropulsiokonsepteista. Hän on myös National Space Societyn kuvernööri.
Brian Wang on futuristisen ajattelun johtaja ja suosittu Science -bloggaaja, jolla on miljoona lukijaa kuukaudessa. Hänen bloginsa Nextbigfuture.com on sijalla 1 Science News Blog. Se kattaa monia häiritseviä tekniikoita ja suuntauksia, kuten avaruus, robotiikka, tekoäly, lääketiede, ikääntymistä estävä biotekniikka ja nanoteknologia.
Hän tunnetaan huipputeknologioiden tunnistamisesta, ja hän on tällä hetkellä perustaja ja varainkeräys korkean mahdollisen alkuvaiheen yrityksille. Hän on syvän teknologian investointien tutkimuksen johtaja ja Space Angelsin enkelisijoittaja.
Hän on usein puhunut yrityksissä, hän on ollut TEDx -puhuja, Singularity University -puhuja ja vieraana lukuisissa radio- ja podcast -haastatteluissa. Hän on avoin julkiselle puhumiselle ja neuvoille.
