風力ペレットシャーリング - 光速の 25% に達する宇宙船用システムの部品

Jeff Greason は、動的太陽風上昇を使用して光速の 2% から上昇し、次に太陽から推進されるペレットを使用して既存の短期技術を使用して光速の 2 ～ 6% まで上昇させる方法について説明します。光速の 6% では、星間物質中の粒子は核融合レベルのエネルギーを超えているかのように宇宙船と相互作用します。高強度のエネルギーが取得され、光速の 25% に達する推進力に使用されます。太陽風のダイナミックソアリングフェーズ中に使用されるプラズマ磁石は、ターゲットの星でブレーキをかけるために使用されます。

これらは、探査機や場合によっては有人宇宙船で光速の 25% に到達する比較的短期的な技術を採用する賢い方法です。 2 年間で光速の 2% に到達する方法は、太陽系内を移動し、冥王星の約 10 倍離れた重力レンズ点まで移動するのに必要なすべてです。重力レンズ領域に行くと、小さな望遠鏡が太陽をレンズとして使用して、1000 億倍も強力になります。私たちは何百万もの宇宙望遠鏡を使って、数千光年以内のすべての太陽系を事前に探査することができます。次に、私たちは実際の探査機を最良の太陽系に送ることを選択し、すでに太陽の周り 3 光日離れた観測点に天文台を送って探査を開始しています。

星間飛行に必要な運動エネルギーを手頃な価格で入手することは困難であり、太陽風などの既存の自然エネルギー源を活用することはコストを削減する上で魅力的です。ただし、公表されている概念にはギャップが存在し、太陽風速は最大 700 km/s に制限されているのに対し、風力による反応ドライブ (「q」ドライブ) などの概念があっても、速度は最大 5 km/s です。彼らが引き継ぐ前に、c に到達する必要があります。このギャップを埋めるための費用対効果の高い方法が不足しています。

エアログラファイトの綿毛球は太陽の近くで放出され、光速の約 5% まで加速します。エアログラファイトは極薄の発泡体で、アルミニウムの 15,000 倍の軽さです。

目的 – 太陽風によって加速された不活性ペレットを使用して、太陽風の速度で宇宙船を c の最大 5% まで加速する方法を実証する。

方法: 基本的な物理学とアプローチの実現可能性をサポートするための古典的な物理計算。

結果: 2 つの物質の流れが近接しているが速度が異なる場合、またはそれらが同じ空間を移動するが速度と区別可能な特性が異なる場合、速度の差、つまり速度せん断を利用して推進エネルギーを得ることができます。星間物質の中を移動するペレットの流れは、そのような場合の例です。ペレットによる推進は、高速ペレットを必要とする従来技術で検討されたアイデアである。ペレットと星間物質の速度差から有用な仕事を抽出することにより、船はペレットの上を走行し、また星間物質を通過するエネルギーを利用して、たとえペレットよりも速い場合でも、またペレットが速度が遅い場合でも推進エネルギーを得ることができます。不活性反応塊で構成されています。この基本的な物理学と性能方程式について説明し、太陽風速度のかなりの倍数で宇宙船を送信するために、比較的遅いペレット (太陽風によって加速される) を使用するという文脈でこれを説明します。小さなマクロ粒子とプラズマ風の速度が異なるもう 1 つのケースは、黄道面にある太陽系内部で、太陽風と黄道帯塵の速度分布が異なります。これにより、同じ原理をさらに応用できる可能性があります。

Arxiv – 星間ミッションの低コストの前駆体

太陽光子の圧力は、太陽系の宇宙船に実行可能な推力源を提供します。理論的には、星間ミッションも可能になる可能性があるが、太陽の重力に打ち勝つためには、断面積あたりの質量が極めて小さいことが必要である。私たちは、密度 0.18 kg m-3 (アルミニウムの 15,000 倍軽量) の合成炭素ベースの発泡体であるエアログラファイトを、太陽光による高効率の推進のための多用途材料として特定しました。シェルの厚さ shl = 1 mm を持つ中空エアログラファイト球は、惑星間空間で太陽放射を受けると星間へ到達する可能性があります。太陽から 1 天文単位の距離で打ち上げられると、shl = 0.5 mm のエアログラファイト殻が 60 日で火星の軌道に到着し、4.3 年で冥王星の軌道に到着します。厚さ 1 μm の殻を持つエアログラファイト中空球を 0.04 天文単位 (パーカー太陽探査機の最接近) で放出すると、脱出速度はほぼ 6900 km s-1 となり、最も近い天体までの移動距離は 185 年になります。恒星、プロキシマ・ケンタウリ。メートルサイズのエアログラファイト帆の赤外線痕跡は、火星の軌道を超えて太陽から最大 2 天文単位まで JWST で観測できました。半径 100 m (1 m) の殻の厚さ 5 µm のエアログラファイト中空球の重さは 230 mg (5.7 g) で、星間脱出を可能にする質量余裕は 2.2 g (55 g) です。ペイロードのマージンは宇宙船の質量の 1 倍ですが、化学星間ロケットのペイロードは通常、ロケットの重量の 10 分の 4.7 です。このマージンの 2.8 g (1 g) を (たとえば、地球との小型通信技術に) 使用すると、1 天文単位での惑星間打ち上げから 1000 年 (10 年) 後に冥王星の軌道に到達します。単純化された通信により、惑星間媒体の研究と、疑わしい惑星ナインの探索が可能になり、αケンタウリへの前兆ミッションとして機能するでしょう。プロトタイプの開発コストは XNUMX 万ドル、帆 XNUMX 枚あたりの価格は XNUMX ドル、惑星間ミッションを伴うピギーバック コンセプトの打ち上げを含めると総額は XNUMX 万ドル未満と見積もっています。

NASA 先端概念研究所 (NIAC) の後援のもとに開発された技術であるプラズマ マグネットは、外惑星や太陽重力レンズへの高速通過を含む、太陽風の中での高加速操縦への道を提供します。

AIAA 原子力および将来の飛行推進技術委員会は、実証機ミッション JOVE の概念設計研究を後援しました。飛行すれば、JOVE はこの技術の重要な飛行デモンストレーションを提供することになります。太陽エネルギーを動力とする宇宙船の重さは約25キログラムで、秒速300キロメートルという驚異的な速度でXNUMX週間以内に木星に到着する予定だ。グリーソン氏は、概念設計中に明らかになった主要な設計課題を検討し、現状をレビューし、考えられる次のステップについて話し合いました。

Jeff Greason は、商業宇宙業界で 25 年の経験を持つ起業家兼イノベーターです。彼は Electric Sky の主任技術者であり、推進やその他の目的で長距離無線電力を開発しています。タウ・ゼロ財団の会長でもあり、太陽系や星間ミッションのための高度な推進技術を開発しています。彼は商業宇宙規制の開発に積極的に取り組み、2009 年には大統領オーガスティン委員会の委員を務めました。ジェフは XCOR Aerospace の共同創設者で、1999 年から 2015 年初頭まで CEO を務めました。以前は、ロケット エンジン チームのリーダーでした。 Rotary Rocket であり、Intel のチップ技術開発のエンジニアリング マネージャーです。彼は 28 件の米国特許を取得しており、最近では新しい宇宙推進コンセプトに関する論文を発表しています。彼は全米宇宙協会の知事でもあります。