Джефф Грисон описывает, как перейти от 2% скорости света, используя динамическое парение солнечного ветра, а затем с помощью частиц, движущихся от Солнца, перейти от 2-6% скорости света, используя существующие технологии ближайшего будущего. На скорости 6% от скорости света частицы межзвездной среды взаимодействуют с космическим кораблем, как за пределами энергии ядерного синтеза. Энергия высокой интенсивности берется и используется для приведения в движение двигателя до достижения 25% скорости света. Плазменный магнит, используемый во время фазы динамического взлета солнечного ветра, используется для торможения целевой звезды.
Это умные способы использовать относительно краткосрочные технологии для достижения 25% скорости света с помощью зондов и, возможно, даже пилотируемых космических кораблей. Способы достижения 2% скорости света за 2 года — это все, что необходимо для путешествий внутри Солнечной системы и даже к точкам гравитационной линзы, начинающимся примерно в дюжину раз дальше, чем Плутон. Переход к областям гравитационных линз позволит небольшому телескопу использовать Солнце в качестве линзы и стать в 10 миллиардов раз мощнее. Мы можем предварительно исследовать все солнечные системы в пределах тысяч световых лет с помощью миллионов космических телескопов. Затем мы решаем отправить настоящие зонды в лучшие солнечные системы, которые мы уже начали исследовать с помощью обсерваторий, отправленных в точки наблюдения на расстоянии 1000 световых дней от Солнца.
Получить кинетическую энергию, необходимую для межзвездного полета, по доступной цене сложно, а использование существующих природных источников энергии, таких как солнечный ветер, привлекательно для снижения затрат. Однако в опубликованных концепциях существует пробел, заключающийся в том, что скорость солнечного ветра ограничена ~700 км/с, в то время как даже с такими концепциями, как ветровой реактивный привод («q»-привод), скорости ~5% от c должен быть достигнут, прежде чем они смогут взять на себя управление. Экономически эффективный способ восполнить этот пробел отсутствует.
Аэрографитовые дождевики можно выпустить вблизи Солнца, и они разгонятся примерно до 5% скорости света. Аэрографит — это ультратонкая пена, которая в 15,000 XNUMX раз легче алюминия.
Цель – Продемонстрировать метод, с помощью которого инертные гранулы, ускоренные солнечным ветром, можно использовать для ускорения космического корабля при скоростях солнечного ветра до ~ 5% от c.
Методы: Вычисления классической физики, подтверждающие базовую физику и осуществимость подхода.
Результаты: Когда два потока материи находятся рядом, но с разными скоростями, или когда они движутся в одном и том же пространстве, но с разными скоростями и различимыми свойствами, разница в скоростях или сдвиг скоростей может быть использован для получения движущей энергии. Примером такого случая является поток частиц, движущихся через межзвездную среду. Приведение в движение гранулами представляет собой идею, исследованную в предшествующем уровне техники, которая требует высокоскоростных гранул; извлечение полезной работы из разницы скоростей между гранулами и межзвездной средой позволяет кораблю передвигаться по гранулам, а также черпать энергию при прохождении через межзвездную среду, чтобы получить движущую энергию, даже когда они быстрее, чем гранулы, и даже когда гранулы состоят из инертной реакционной массы. Обсуждаются базовая физика этого процесса, а также уравнения производительности, а также обсуждается это в контексте использования относительно медленных гранул (ускоренных солнечным ветром) для отправки космического корабля на скорость, значительно превышающую скорость солнечного ветра. Другой случай, когда малые макрочастицы и плазменный ветер имеют разные скорости, - это внутренняя часть Солнечной системы в плоскости эклиптики, где солнечный ветер и зодиакальная пыль имеют разные распределения скоростей; это может предложить дальнейшие применения того же принципа.
Arxiv – недорогой предшественник межзвездной миссии
Давление солнечных фотонов обеспечивает жизнеспособный источник тяги для космических кораблей в Солнечной системе. Теоретически это могло бы также обеспечить межзвездные миссии, но для преодоления солнечной гравитации требуется чрезвычайно малая масса на площадь поперечного сечения. Мы идентифицируем аэрографит, синтетическую пену на основе углерода с плотностью 0.18 кг м-3 (в 15,000 1 раз легче алюминия), как универсальный материал для высокоэффективного движения с использованием солнечного света. Полая аэрографитовая сфера с толщиной оболочки shl = 1 мм могла уйти в межзвездное пространство под воздействием солнечной радиации в межпланетном пространстве. При запуске на расстоянии 0.5 а.е. от Солнца аэрографитовая оболочка с shl = 60 мм достигает орбиты Марса за 4.3 суток и на орбиту Плутона за 1 года. Высвобождение полой сферы из аэрографита, оболочка которой имеет толщину 0.04 мкм, на расстоянии 6900 а.е. (наименьшее сближение солнечного зонда Паркер) приводит к скорости убегания почти 1 км/с и 185 годам путешествия до ближайшего к нам расстояния. звезда Проксима Центавра. Инфракрасную сигнатуру аэрографитового паруса метрового размера можно было наблюдать с помощью JWST на расстоянии до 2 а.е. от Солнца, за орбитой Марса. Полая сфера из аэрографита, оболочка которой имеет толщину 100 мкм и радиус 1 м (5 м), весит 230 мг (5.7 г) и имеет запас массы 2.2 г (55 г), позволяющий совершить межзвездный побег. Запас полезной нагрузки в десять раз превышает массу космического корабля, тогда как полезная нагрузка химических межзвездных ракет обычно составляет тысячную долю веса ракеты. Используя 1 г (10 г) этого запаса (например, для миниатюрной технологии связи с Землей), он достигнет орбиты Плутона через 4.7 года (2.8 года) после межпланетного запуска на расстоянии 1 а.е. Упрощенная связь позволит изучать межпланетную среду и искать предполагаемую Девятую планету, а также послужит предшественником миссии к α Центавра. Мы оцениваем затраты на разработку прототипа в 1 миллион долларов США, цену в 1000 долларов США за парус и в общей сложности <10 миллионов долларов США, включая запуск концепции контрейлерной перевозки с межпланетной миссией.
Технология «Плазменный магнит», разработанная при поддержке Института передовых концепций НАСА (NIAC), открывает путь к маневрам с высоким ускорением в солнечном ветре, включая быстрые переходы к внешним планетам и солнечной гравитационной линзе.
Технический комитет AIAA по ядерным и будущим летным двигателям спонсировал исследование концептуального проекта демонстрационной миссии JOVE. В случае полета JOVE обеспечит важнейшую летную демонстрацию этой технологии. Космический корабль на солнечной энергии будет весить около 25 килограммов и достигнет Юпитера за три недели, развивая поразительную скорость 300 километров в секунду. Г-н Грисон остановился на ключевых проблемах проектирования, выявленных в ходе концептуального проектирования, рассмотрел текущее состояние и обсудил возможные дальнейшие шаги.
Джефф Грисон — предприниматель и новатор с 25-летним опытом работы в коммерческой космической отрасли. Он является главным технологом компании Electric Sky, занимающейся разработкой беспроводной энергии дальнего действия для движения и других целей; и председатель Фонда Тау Зеро, занимающегося разработкой передовых технологий движения для Солнечной системы и межзвездных миссий. Он принимал активное участие в разработке регулирования коммерческого космоса и в 2009 году работал в президентской комиссии Августина. Джефф был соучредителем XCOR Aerospace и занимал пост генерального директора с 1999 по начало 2015 года. Ранее он был руководителем группы по разработке ракетных двигателей в компании Rotary Rocket и инженер-менеджер по разработке чипов в Intel. Он имеет 28 патентов США и недавно опубликовал статьи о новых концепциях космических двигателей. Он также является губернатором Национального космического общества.
Брайан Ван - идейный лидер футуризма и популярный научный блоггер с 1 миллионом читателей в месяц. Его блог Nextbigfuture.com занимает первое место среди новостных научных блогов. Он охватывает многие прорывные технологии и тенденции, включая космос, робототехнику, искусственный интеллект, медицину, биотехнологию против старения и нанотехнологии.
Известный тем, что выявляет передовые технологии, он в настоящее время является соучредителем стартапа и сборщиком средств для компаний с высоким потенциалом на ранней стадии. Он является руководителем отдела исследований ассигнований на инвестиции в глубокие технологии и ангел-инвестором в Space Angels.
Часто выступая в корпорациях, он был спикером TEDx, спикером Университета сингулярности и гостем на многочисленных интервью для радио и подкастов. Он открыт для публичных выступлений и консультирования.
