Wind Pellet Shear Sailing - 우주선이 광속의 25%에 도달하기 위한 시스템의 일부

Jeff Greason은 동적 태양풍 급상승을 사용하여 광속의 2%에서 이동하는 방법과 기존 단기 기술을 사용하여 태양에서 추진되는 펠릿을 사용하여 광속의 2~6%에서 이동하는 방법을 설명합니다. 광속의 6%에서 성간 물질의 입자는 핵융합 수준 에너지를 넘어서는 것처럼 우주선과 상호 작용합니다. 고강도 에너지를 사용하여 추진력을 강화하여 광속의 25%에 도달합니다. 태양풍의 동적 상승 단계에서 사용되는 플라즈마 자석은 목표 별을 제동하는 데 사용됩니다.

이는 탐사선과 유인 우주선을 사용하여 광속의 25%에 도달하기 위해 상대적으로 단기적인 기술을 사용하는 영리한 방법입니다. 2년에 걸쳐 광속의 2%에 도달하는 방법은 태양계 내에서 여행하고 명왕성보다 약 10배 더 먼 중력 렌즈 지점까지 여행하는 데 필요한 전부입니다. 중력 렌즈 영역으로 가면 작은 망원경이 태양을 렌즈로 사용하여 1000억 배 더 강력해집니다. 우리는 수백만 개의 우주 망원경으로 수천 광년 내의 모든 태양계를 미리 탐사할 수 있습니다. 그런 다음 우리는 이미 태양 주위 3광일 지점에 관측소를 보내 탐사를 시작한 최고의 태양계에 실제 탐사선을 보내기로 결정했습니다.

성간 비행에 필요한 운동 에너지를 저렴하게 얻는 것은 어렵고, 태양풍과 같은 기존의 자연 에너지원을 활용하는 것은 비용 절감 측면에서 매력적입니다. 그러나 발표된 개념에는 태양풍 속도가 ~700km/s로 제한되는 반면, 풍력 구동 반응 구동('q'-drive)과 같은 개념에서도 속도는 ~5%라는 점에서 차이가 있습니다. c가 인수하려면 먼저 도달해야 합니다. 이러한 격차를 메울 수 있는 비용 효율적인 방법이 부족했습니다.

Aerographite 퍼프볼은 태양 근처에서 방출될 수 있으며 광속의 약 5%까지 가속됩니다. Aerographite는 초박형 폼으로 알루미늄보다 15,000배 가볍습니다.

목표 – 태양풍에 의해 가속되는 불활성 펠릿을 사용하여 태양풍 속도에서 c의 최대 5%까지 우주선을 가속할 수 있는 방법을 시연합니다.

방법: 기본 물리학과 접근 방식의 타당성을 지원하기 위한 고전 물리학 계산.

결과: 두 물질 흐름이 근접해 있지만 속도가 다른 경우 또는 동일한 공간을 통과하지만 속도와 구별 가능한 특성이 다른 경우 속도 차이 또는 속도 전단을 사용하여 추진 에너지를 얻을 수 있습니다. 성간 물질을 통해 이동하는 입자의 흐름이 그러한 경우의 예입니다. 펠릿에 의한 추진은 고속 펠릿을 필요로 하는 선행 기술에서 탐구된 아이디어이며; 펠렛과 성간 매체 사이의 속도 차이로부터 유용한 일을 추출하면 선박이 펠렛 위를 달리고 성간 매체를 통과하는 통로에서 에너지를 끌어와 펠렛보다 빠를 때에도 추진 에너지를 얻을 수 있습니다. 불활성 반응 물질로 구성됩니다. 이에 대한 기본 물리학과 성능 방정식이 논의되고 태양풍 속도에 비해 상당한 배수로 우주선을 보내기 위해 상대적으로 느린 펠릿(태양풍에 의해 가속됨)을 사용하는 맥락에서 이를 논의합니다. 작은 거대입자와 플라즈마풍의 속도가 다른 또 다른 경우는 황도면에 있는 태양계 내부에서 태양풍과 황도 먼지의 속도 분포가 서로 다릅니다. 이는 동일한 원칙을 추가로 적용할 수 있습니다.

Arxiv – 성간 임무의 저비용 선구자

태양 광자 압력은 태양계의 우주선에 실행 가능한 추력 소스를 제공합니다. 이론적으로는 성간 임무도 가능하지만 태양 중력을 극복하려면 단면적당 극히 작은 질량이 필요합니다. 우리는 밀도가 0.18kgm−3(알루미늄보다 15,000배 더 가벼움)인 합성 탄소 기반 폼인 에어로그라파이트를 햇빛을 이용한 고효율 추진을 위한 다용도 소재로 식별합니다. 껍질 두께 shl = 1mm인 속이 빈 에어로그라파이트 구는 행성 간 공간에서 태양 복사를 받으면 성간으로 이동할 수 있습니다. 태양으로부터 1AU로 발사되면, shl = 0.5mm인 항공흑연 껍질은 60일 만에 화성 궤도에 도착하고, 4.3년 만에 명왕성 궤도에 도착합니다. 1AU(파커 태양탐사선의 가장 가까운 접근)에서 껍질 두께가 0.04μm인 에어로그라파이트 중공 구체가 방출되면 탈출 속도는 거의 6900km s−1이고 가장 가까운 거리까지 이동하는 데 185년이 걸립니다. 별, 프록시마 센타우리. 미터 크기의 에어로그라파이트 돛의 적외선 신호는 JWST를 사용하여 화성 궤도 너머 태양으로부터 최대 2AU까지 관찰할 수 있습니다. 껍질의 두께가 100μm이고 반경이 1m(5m)인 에어로그라파이트 중공 구체의 무게는 230mg(5.7g)이고 성간 탈출이 가능한 질량 여유는 2.2g(55g)입니다. 탑재량 마진은 우주선 질량의 1배인 반면, 화학적 성간 로켓의 탑재량은 일반적으로 로켓 무게의 10분의 4.7입니다. 이 여유분 2.8g(1g)을 사용하면(예: 지구와의 소형 통신 기술용) 1AU에서 행성 간 발사 후 1000년(10년) 후에 명왕성 궤도에 도달하게 됩니다. 단순한 통신을 통해 행성 간 매체에 대한 연구와 XNUMX행성으로 의심되는 수색이 가능해지며 α센타우리의 전조 임무가 될 것입니다. 프로토타입 개발 비용은 XNUMX만 달러, 돛당 가격은 XNUMX달러, 행성 간 임무를 수행하는 피기백 개념의 발사를 포함하여 총 XNUMX만 달러 미만으로 추정됩니다.

NIAC(NASA Institute for Advanced Concepts) 후원으로 개발된 기술인 플라즈마 자석(Plasma Magnet)은 외행성 및 태양 중력 렌즈로의 빠른 이동을 포함하여 태양풍의 고가속 기동 경로를 제공합니다.

AIAA 핵 및 미래 비행 추진 기술 위원회는 JOVE 실증 임무에 대한 개념 설계 연구를 후원했습니다. 만약 비행한다면 JOVE는 이 기술의 중요한 비행 시연을 제공할 것입니다. 태양열로 구동되는 우주선의 무게는 약 25kg이며, 초당 300km의 속도로 XNUMX주 만에 목성에 도착할 것입니다. Greason 씨는 개념 설계 중에 밝혀진 주요 설계 과제를 검토하고 현재 상태를 검토하고 가능한 다음 단계에 대해 논의했습니다.

Jeff Greason은 상업 우주 산업에서 25년의 경력을 보유한 기업가이자 혁신가입니다. 그는 추진 및 기타 목적을 위한 장거리 무선 전력을 개발하는 Electric Sky의 최고 기술자입니다. 태양계 및 성간 임무를 위한 첨단 추진 기술을 개발하는 Tau Zero Foundation 회장입니다. 그는 상업 공간 규제 개발에 적극적으로 참여했으며 2009년 어거스틴 대통령 위원회에서 활동했습니다. Jeff는 XCOR Aerospace의 공동 창립자였으며 1999년부터 2015년 초까지 CEO를 역임했습니다. 이전에는 로켓 엔진 팀장을 역임했습니다. Rotary Rocket은 Intel의 칩 기술 개발 부문 엔지니어링 관리자입니다. 그는 28개의 미국 특허를 보유하고 있으며 최근에는 새로운 우주 추진 개념에 관한 논문을 발표했습니다. 그는 또한 국립우주학회(National Space Society)의 주지사이기도 합니다.