Jeff Greason descrie cum să treci de la 2% din viteza luminii folosind vântul solar dinamic și apoi folosind pelete propulsate de la soare pentru a trece de la 2-6% din viteza luminii folosind tehnologia existentă pe termen scurt. La 6% din viteza luminii, particulele din mediul interstelar interacționează cu nava spațială ca dincolo de energia la nivelul fuziunii nucleare. Energia de mare intensitate este preluată și utilizată pentru a propulsa propulsia pentru a atinge 25% din viteza luminii. Magnetul cu plasmă folosit în timpul fazei de creștere dinamică a vântului solar este folosit pentru a frâna la steaua țintă.
Acestea sunt modalități inteligente de a lua tehnologii pe termen relativ apropiat pentru a atinge 25% din viteza luminii cu sonde și, eventual, chiar cu nave spațiale cu echipaj. Metodele de a ajunge la 2% din viteza luminii pe parcursul a 2 ani sunt tot ceea ce este nevoie pentru a călători în sistemul solar și pentru a ajunge la punctele lentilei gravitaționale care încep de aproximativ o duzină de ori mai departe decât Pluto. Mergând la zonele lentilelor gravitaționale, un telescop mic să folosească Soarele ca lentilă pentru a deveni de 10 miliarde de ori mai puternic. Putem preexplora toate sistemele solare în 1000 de ani lumină cu milioane de telescoape spațiale. Apoi alegem să trimitem sonde reale către cele mai bune sisteme solare pe care le-am fi început deja să le explorăm cu observatoare trimise la puncte de vizualizare de 3 zile lumină în jurul Soarelui.
Obținerea energiei cinetice necesare pentru zborul interstelar într-un mod accesibil este dificilă, iar exploatarea surselor naturale existente de energie, cum ar fi vântul solar, este atractivă pentru reducerea costurilor. Cu toate acestea, există un decalaj în conceptele publicate, în sensul că vitezele vântului solar sunt limitate la ~700 km/s, în timp ce chiar și cu concepte precum motorul de reacție alimentat de vânt ("q"-drive), viteze de ~5% din c trebuie atins înainte de a putea prelua. Lipsa o modalitate eficientă din punct de vedere al costurilor de a umple acest gol.
Puffballs de aerografit pot fi eliberate lângă soare și vor accelera până la aproximativ 5% din viteza luminii. Aerografitul este spumă ultra-subțire și este de 15,000 de ori mai ușor decât aluminiul.
Obiectiv – Demonstrați o metodă prin care granulele inerte, accelerate de vântul solar, pot fi folosite pentru a accelera o navă spațială de la viteze ale vântului solar de până la ~5% din c.
Metode: calcule de fizică clasică pentru a sprijini fizica de bază și fezabilitatea abordării.
Rezultate: Când două fluxuri de materie sunt în apropiere, dar cu viteze diferite, sau când se mișcă prin același spațiu, dar cu viteze diferite și proprietăți distinse, diferența de viteze, sau forfecarea vitezei, poate fi utilizată pentru a obține energie de propulsie. Un flux de pelete care se deplasează prin mediul interstelar este un exemplu de astfel de caz. Propulsia prin pelete este o idee explorată în stadiul tehnicii care necesită pelete de mare viteză; extragerea muncii utile din diferența de viteză dintre peleți și mediul interstelar permite unei nave care trec peste peleți și, de asemenea, atrage energie din trecerea prin mediul interstelar să câștige energie de propulsie chiar și atunci când este mai rapid decât peleții și chiar atunci când peleții sunt compuse din masă de reacție inertă. Fizica de bază a acestui lucru este discutată și ecuațiile de performanță și discutăm acest lucru în contextul utilizării peletelor relativ lente (accelerate de vântul solar), pentru a trimite o navă spațială la un multiplu substanțial peste viteza vântului solar. Un alt caz în care macroparticulele mici și un vânt de plasmă se află la viteze diferite este sistemul solar interior în planul eclipticii, unde vântul solar și praful zodiacal au distribuții diferite de viteză; aceasta poate oferi aplicații suplimentare ale aceluiași principiu.
Arxiv – Precursor low-cost al unei misiuni interstelare
Presiunea fotonilor solari oferă o sursă viabilă de forță pentru navele spațiale din sistemul solar. Teoretic, ar putea permite și misiuni interstelare, dar este necesară o masă extrem de mică pe zonă de secțiune transversală pentru a depăși gravitația solară. Identificăm aerografitul, o spumă sintetică pe bază de carbon, cu o densitate de 0.18 kg m−3 (de 15,000 de ori mai ușoară decât aluminiul) ca un material versatil pentru o propulsie extrem de eficientă cu lumina soarelui. O sferă goală de aerografit cu o grosime a cochiliei shl = 1 mm ar putea deveni interstelară la supunerea la radiația solară în spațiul interplanetar. La lansare la 1 UA de Soare, un înveliș de aerografit cu shl = 0.5 mm ajunge pe orbita lui Marte în 60 de zile și pe orbita lui Pluto în 4.3 ani. Eliberarea unei sfere goale de aerografit, a cărei înveliș are o grosime de 1 µm, la 0.04 UA (cea mai apropiată apropiere de Parker Solar Probe) are ca rezultat o viteză de evacuare de aproape 6900 km s−1 și 185 de ani de călătorie până la distanța cea mai apropiată. vedeta, Proxima Centauri. Semnătura în infraroșu a unei vele de aerografit de mărimea unui metru a putut fi observată cu JWST până la 2 UA de Soare, dincolo de orbita lui Marte. O sferă goală de aerografit, a cărei înveliș are o grosime de 100 µm, cu o rază de 1 m (5 m) cântărește 230 mg (5.7 g) și are o marjă de masă de 2.2 g (55 g) pentru a permite evadarea interstelară. Marja de sarcină utilă este de zece ori mai mare decât masa navei spațiale, în timp ce sarcina utilă a rachetelor interstelare chimice este de obicei o miime din greutatea rachetei. Folosind 1 g (10 g) din această marjă (de exemplu, pentru tehnologia de comunicare în miniatură cu Pământul), ar ajunge pe orbita lui Pluto la 4.7 ani (2.8 ani) după lansarea interplanetară la 1 UA. Comunicarea simplistă ar permite studii ale mediului interplanetar și căutarea suspectei Planete Nouă și ar servi drept o misiune precursoare pentru αCentauri. Estimăm costurile dezvoltării prototipului de 1 milion USD, un preț de 1000 USD per velă și un total de < 10 milioane USD, inclusiv lansarea pentru un concept piggyback cu o misiune interplanetară.
O tehnologie dezvoltată sub sponsorizarea Institutului NASA pentru Concepte Avansate (NIAC), Plasma Magnet, oferă o cale către manevre de mare accelerație în vântul solar, inclusiv tranzite rapide către planetele exterioare și către lentila gravitațională solară.
Comitetul tehnic AIAA pentru propulsia nucleară și a zborului viitor a sponsorizat un studiu de proiectare conceptuală a unei misiuni demonstrative, JOVE. Dacă ar fi zburat, JOVE ar oferi demonstrația de zbor critică a acestei tehnologii. Nava spațială alimentată cu energie solară ar cântări aproximativ 25 de kilograme și ar ajunge la Jupiter în trei săptămâni, atingând o viteză uluitoare de 300 de kilometri pe secundă. Dl Greason a trecut peste provocările cheie de proiectare descoperite în timpul designului conceptual, a trecut în revistă starea actuală și a discutat posibilii pași următori.
Jeff Greason este un antreprenor și inovator cu 25 de ani de experiență în industria spațială comercială. El este tehnologul șef al Electric Sky, care dezvoltă putere wireless pe rază lungă pentru propulsie și alte scopuri; și președinte al Fundației Tau Zero, care dezvoltă tehnologii avansate de propulsie pentru sistemul solar și misiunile interstelare. El a fost activ în dezvoltarea reglementărilor spațiale comerciale și a făcut parte din Comisia prezidențială Augustine în 2009. Jeff a fost co-fondator al XCOR Aerospace și a ocupat funcția de CEO din 1999 până la începutul lui 2015. Anterior, a fost liderul echipei de motoare rachete la Rotary Rocket și un manager de inginerie în dezvoltarea tehnologiei cipurilor la Intel. El deține 28 de brevete din SUA și a publicat recent lucrări despre concepte noi de propulsie spațială. El este, de asemenea, guvernator al Societății Naționale Spațiale.
Brian Wang este un lider gânditor futurist și un popular blogger științific, cu 1 milion de cititori pe lună. Blogul său Nextbigfuture.com este clasat pe locul 1 pe Știrile știrilor. Acoperă multe tehnologii și tendințe perturbatoare, inclusiv spațiu, robotică, inteligență artificială, medicină, biotehnologie anti-îmbătrânire și nanotehnologie.
Cunoscut pentru identificarea tehnologiilor de vârf, el este în prezent co-fondator al unui startup și strângere de fonduri pentru companii cu potențial ridicat în faza incipientă. El este șeful cercetării pentru alocări pentru investiții în tehnologie profundă și un investitor înger la Space Angels.
Vorbitor frecvent la corporații, a fost vorbitor TEDx, vorbitor al Singularity University și invitat la numeroase interviuri pentru radio și podcast-uri. El este deschis vorbirii publice și consilierii angajamentelor.
