विंड पेलेट शीयर सेलिंग - अंतरिक्ष यान के लिए 25% लाइटस्पीड तक पहुंचने के लिए सिस्टम के हिस्से

जेफ़ ग्रीसन बताते हैं कि कैसे गतिशील सौर वायु प्रवाह का उपयोग करके 2% प्रकाश गति से आगे जाया जा सकता है और फिर सूर्य से संचालित छर्रों का उपयोग करके मौजूदा निकट अवधि प्रौद्योगिकी का उपयोग करके 2-6% प्रकाश गति से कैसे प्राप्त किया जा सकता है। 6% प्रकाश गति पर अंतरतारकीय माध्यम में कण परमाणु संलयन स्तर की ऊर्जा से परे अंतरिक्ष यान के साथ बातचीत करते हैं। उच्च तीव्रता वाली ऊर्जा ली जाती है और प्रकाश गति के 25% तक पहुंचने के लिए शक्ति प्रणोदन के लिए उपयोग की जाती है। सौर पवन गतिशील उड़ान चरण के दौरान उपयोग किए जाने वाले प्लाज्मा चुंबक का उपयोग लक्ष्य तारे पर ब्रेक लगाने के लिए किया जाता है।

जांच और संभवतः मानव अंतरिक्ष यान के साथ 25% प्रकाश गति तक पहुंचने के लिए अपेक्षाकृत निकट अवधि की प्रौद्योगिकियों को लेने के ये चतुर तरीके हैं। 2 वर्षों में 2% प्रकाश गति प्राप्त करने की विधियां सौर मंडल के भीतर और यहां तक ​​कि प्लूटो से लगभग एक दर्जन गुना आगे से शुरू होने वाले गुरुत्वाकर्षण लेंस बिंदुओं तक यात्रा के लिए आवश्यक हैं। गुरुत्वाकर्षण लेंस क्षेत्रों में जाकर एक छोटी दूरबीन को 10 अरब गुना अधिक शक्तिशाली बनने के लिए सूर्य को लेंस के रूप में उपयोग करने दें। हम लाखों अंतरिक्ष दूरबीनों की मदद से हजारों प्रकाश वर्ष के भीतर सभी सौर मंडलों का पूर्व-अन्वेषण कर सकते हैं। इसके बाद हम सर्वश्रेष्ठ सौर प्रणालियों के लिए वास्तविक जांच भेजने का चयन करते हैं, जिनकी खोज हम पहले ही सूर्य के चारों ओर 1000 प्रकाश दिवस के दृश्य बिंदु पर भेजी गई वेधशालाओं के साथ शुरू कर चुके होंगे।

अंतरतारकीय उड़ान के लिए आवश्यक गतिज ऊर्जा को किफायती तरीके से प्राप्त करना कठिन है और लागत कम करने के लिए सौर पवन जैसे ऊर्जा के मौजूदा प्राकृतिक स्रोतों का दोहन आकर्षक है। हालाँकि, प्रकाशित अवधारणाओं में एक अंतर मौजूद है, जिसमें सौर हवा की गति ~700 किमी/सेकेंड तक सीमित है, जबकि पवन-संचालित प्रतिक्रिया ड्राइव ('क्यू'-ड्राइव) जैसी अवधारणाओं के साथ भी, गति ~5% है। उनके कार्यभार संभालने से पहले सी तक पहुंचना होगा। उस अंतर को भरने के लिए एक लागत प्रभावी तरीके की कमी रही है।

एरोग्राफाइट पफबॉल को सूर्य के पास छोड़ा जा सकता है और वे प्रकाश की गति से लगभग 5% तक तेज हो जाएंगे। एरोग्राफाइट अति पतला फोम है और एल्यूमीनियम की तुलना में 15,000 गुना हल्का है।

उद्देश्य - एक ऐसी विधि का प्रदर्शन करना जिसके द्वारा सौर हवा द्वारा त्वरित किए गए अक्रिय छर्रों का उपयोग सौर हवा की गति से ~ 5% सी तक एक अंतरिक्ष यान को तेज करने के लिए किया जा सकता है।

तरीके: बुनियादी भौतिकी और दृष्टिकोण की व्यवहार्यता का समर्थन करने के लिए शास्त्रीय भौतिकी गणना।

परिणाम: जब दो पदार्थ धाराएँ निकटता में होती हैं, लेकिन अलग-अलग वेगों के साथ, या जब वे एक ही स्थान से गुजरती हैं, लेकिन अलग-अलग वेगों और अलग-अलग गुणों के साथ, तो वेगों में अंतर, या वेग कतरनी का उपयोग प्रणोदक ऊर्जा प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। अंतरतारकीय माध्यम से चलती हुई छर्रों की एक धारा ऐसे मामले का एक उदाहरण है। छर्रों द्वारा प्रणोदन पूर्व कला में खोजा गया एक विचार है जिसके लिए उच्च गति वाले छर्रों की आवश्यकता होती है; छर्रों और अंतरतारकीय माध्यम के बीच की गति में अंतर से उपयोगी कार्य का निष्कर्षण एक जहाज को छर्रों के ऊपर चलने की अनुमति देता है और अंतरतारकीय माध्यम से गुजरने वाले मार्ग से ऊर्जा खींचने के लिए भी, जब छर्रों की तुलना में तेज़ हो और तब भी जब छर्रों से ऊर्जा प्राप्त होती है। अक्रिय प्रतिक्रिया द्रव्यमान से बने होते हैं। इसकी बुनियादी भौतिकी और प्रदर्शन समीकरणों पर चर्चा की गई है और सौर हवा के वेग पर एक पर्याप्त गुणक के लिए एक अंतरिक्ष यान भेजने के लिए अपेक्षाकृत धीमी छर्रों (सौर हवा द्वारा त्वरित) का उपयोग करने के संदर्भ में इस पर चर्चा की गई है। एक अन्य मामला जहां छोटे मैक्रोपार्टिकल्स और प्लाज्मा हवा अलग-अलग गति पर हैं, वह क्रांतिवृत्त के तल में आंतरिक सौर मंडल है, जहां सौर हवा और राशि चक्र धूल का वेग वितरण अलग-अलग होता है; यह उसी सिद्धांत के आगे के अनुप्रयोगों की पेशकश कर सकता है।

आर्क्सिव - एक अंतरतारकीय मिशन का कम लागत वाला अग्रदूत

सौर फोटॉन दबाव सौर मंडल में अंतरिक्ष यान के लिए जोर का एक व्यवहार्य स्रोत प्रदान करता है। सैद्धांतिक रूप से यह अंतरतारकीय मिशनों को भी सक्षम कर सकता है, लेकिन सौर गुरुत्वाकर्षण पर काबू पाने के लिए प्रति क्रॉस सेक्शन क्षेत्र में एक बेहद छोटे द्रव्यमान की आवश्यकता होती है। हम सूर्य के प्रकाश के साथ अत्यधिक कुशल प्रणोदन के लिए एक बहुमुखी सामग्री के रूप में 0.18 किलोग्राम m−3 (एल्यूमीनियम की तुलना में 15,000 गुना अधिक हल्का) के घनत्व के साथ एक सिंथेटिक कार्बन-आधारित फोम, एरोग्राफाइट की पहचान करते हैं। शेल मोटाई एसएचएल = 1 मिमी के साथ एक खोखला एयरोग्राफ़ाइट गोला अंतरग्रहीय अंतरिक्ष में सौर विकिरण के अधीन होने पर अंतरतारकीय जा सकता है। सूर्य से 1 एयू पर लॉन्च होने पर, एसएचएल = 0.5 मिमी के साथ एक एयरोग्राफ़ाइट शेल 60 दिन में मंगल की कक्षा में और 4.3 वर्ष में प्लूटो की कक्षा में पहुंचता है। 1 एयू (पार्कर सोलर प्रोब का निकटतम दृष्टिकोण) पर एक एरोग्राफाइट खोखला गोला, जिसका खोल 0.04 µm मोटा है, को छोड़ने के परिणामस्वरूप लगभग 6900 किमी s−1 की भागने की गति होती है और हमारे निकटतम की दूरी तक 185 वर्ष की यात्रा होती है। तारा, प्रॉक्सिमा सेंटॉरी। मीटर आकार के एयरोग्राफ़ाइट पाल के अवरक्त हस्ताक्षर को JWST के साथ मंगल की कक्षा से परे, सूर्य से 2 AU तक देखा जा सकता है। एक एयरोग्राफ़ाइट खोखला गोला, जिसका खोल 100 µm मोटा है, 1 मीटर (5 मीटर) त्रिज्या का वजन 230 मिलीग्राम (5.7 ग्राम) है और अंतरतारकीय भागने की अनुमति देने के लिए 2.2 ग्राम (55 ग्राम) द्रव्यमान मार्जिन है। पेलोड मार्जिन अंतरिक्ष यान के द्रव्यमान का दस गुना है, जबकि रासायनिक इंटरस्टेलर रॉकेट पर पेलोड आमतौर पर रॉकेट के वजन का हजारवां हिस्सा होता है। इस मार्जिन के 1 ग्राम (10 ग्राम) का उपयोग करते हुए (उदाहरण के लिए, पृथ्वी के साथ लघु संचार प्रौद्योगिकी के लिए), यह 4.7 एयू पर अंतरग्रहीय प्रक्षेपण के 2.8 वर्ष (1 वर्ष) बाद प्लूटो की कक्षा तक पहुंच जाएगा। सरलीकृत संचार अंतरग्रहीय माध्यम के अध्ययन और संदिग्ध ग्रह नौ की खोज को सक्षम करेगा, और αCentauri के लिए एक अग्रदूत मिशन के रूप में काम करेगा। हमारा अनुमान है कि प्रोटोटाइप विकास लागत 1 मिलियन अमरीकी डालर, प्रति पाल 1000 अमरीकी डालर की कीमत और एक अंतरग्रहीय मिशन के साथ पिग्गीबैक अवधारणा के लॉन्च सहित कुल <10 मिलियन अमरीकी डालर होगी।

नासा इंस्टीट्यूट फॉर एडवांस्ड कॉन्सेप्ट्स (एनआईएसी) प्रायोजन के तहत विकसित एक तकनीक, प्लाज़्मा मैग्नेट, सौर हवा में उच्च-त्वरण पैंतरेबाज़ी के लिए एक मार्ग प्रदान करती है, जिसमें बाहरी ग्रहों और सौर गुरुत्वाकर्षण लेंस के लिए तेज़ पारगमन शामिल है।

एआईएए परमाणु और भविष्य उड़ान प्रणोदन तकनीकी समिति ने एक प्रदर्शनकारी मिशन, जोव के एक वैचारिक डिजाइन अध्ययन को प्रायोजित किया है। यदि उड़ाया जाता है, तो JOVE इस तकनीक का महत्वपूर्ण उड़ान प्रदर्शन प्रदान करेगा। सौर ऊर्जा से चलने वाले अंतरिक्ष यान का वजन लगभग 25 किलोग्राम होगा और यह आश्चर्यजनक रूप से 300 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से तीन सप्ताह में बृहस्पति तक पहुंच जाएगा। श्री ग्रीसन ने वैचारिक डिज़ाइन के दौरान उजागर हुई प्रमुख डिज़ाइन चुनौतियों पर चर्चा की, वर्तमान स्थिति की समीक्षा की, और संभावित अगले चरणों पर चर्चा की।

जेफ़ ग्रीसन एक उद्यमी और प्रर्वतक हैं जिनके पास वाणिज्यिक अंतरिक्ष उद्योग में 25 वर्षों का अनुभव है। वह इलेक्ट्रिक स्काई के मुख्य प्रौद्योगिकीविद् हैं, जो प्रणोदन और अन्य उद्देश्यों के लिए लंबी दूरी की वायरलेस शक्ति विकसित कर रहे हैं; और ताऊ जीरो फाउंडेशन के अध्यक्ष, सौर मंडल और इंटरस्टेलर मिशनों के लिए उन्नत प्रणोदन प्रौद्योगिकियों का विकास कर रहे हैं। वह वाणिज्यिक अंतरिक्ष विनियमन के विकास में सक्रिय रहे हैं और 2009 में राष्ट्रपति ऑगस्टीन आयोग में कार्यरत रहे हैं। जेफ XCOR एयरोस्पेस के सह-संस्थापक थे और 1999 से 2015 की शुरुआत तक सीईओ के रूप में कार्य किया था। इससे पहले, वह रॉकेट इंजन टीम के प्रमुख थे। रोटरी रॉकेट और इंटेल में चिप प्रौद्योगिकी विकास में एक इंजीनियरिंग प्रबंधक। उनके पास 28 अमेरिकी पेटेंट हैं और उन्होंने हाल ही में उपन्यास अंतरिक्ष प्रणोदन अवधारणाओं पर पत्र प्रकाशित किए हैं। वह नेशनल स्पेस सोसाइटी के गवर्नर भी हैं।