Wind Pellet Shear Sailing- ชิ้นส่วนของระบบสำหรับยานอวกาศถึง 25% ของความเร็วแสง

Jeff Greason อธิบายวิธีการเดินทางจากความเร็วแสง 2% โดยใช้ลมสุริยะแบบไดนามิกที่ทะยาน จากนั้นใช้เม็ดที่ขับเคลื่อนจากดวงอาทิตย์เพื่อไปจาก 2-6% ของความเร็วแสงโดยใช้เทคโนโลยีระยะใกล้ที่มีอยู่ ที่ความเร็วแสง 6% อนุภาคในตัวกลางระหว่างดาวจะมีปฏิกิริยากับยานอวกาศเหมือนกับพลังงานระดับนิวเคลียร์ฟิวชัน พลังงานความเข้มสูงจะถูกนำไปใช้ในการขับเคลื่อนเพื่อให้ได้ความเร็วแสงถึง 25% แม่เหล็กพลาสมาที่ใช้ในช่วงการทะยานแบบไดนามิกของลมสุริยะถูกใช้เพื่อเบรกที่ดาวฤกษ์เป้าหมาย

นี่เป็นวิธีที่ชาญฉลาดในการใช้เทคโนโลยีระยะใกล้เพื่อให้ได้ความเร็วแสงถึง 25% ด้วยโพรบ และอาจแม้แต่ยานอวกาศที่มีคนขับด้วยซ้ำ วิธีการเพื่อให้ได้ความเร็วแสงถึง 2% ในระยะเวลา 2 ปีนั้นล้วนจำเป็นสำหรับการเดินทางภายในระบบสุริยะและแม้กระทั่งออกไปยังจุดเลนส์โน้มถ่วงซึ่งเริ่มต้นไกลกว่าดาวพลูโตประมาณสิบเท่า ไปที่บริเวณเลนส์โน้มถ่วงเพื่อให้กล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กใช้ดวงอาทิตย์เป็นเลนส์เพื่อให้มีพลังมากขึ้น 10 พันล้านเท่า เราสามารถสำรวจระบบสุริยะทั้งหมดล่วงหน้าได้ภายในระยะ 1000 ปีแสงด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศนับล้าน จากนั้นเราเลือกที่จะส่งยานสำรวจจริงไปยังระบบสุริยะที่ดีที่สุด ซึ่งเราจะเริ่มการสำรวจแล้วโดยส่งหอดูดาวไปยังจุดชมวิว 3 วันแสงรอบดวงอาทิตย์

การได้รับพลังงานจลน์ที่จำเป็นสำหรับการบินระหว่างดวงดาวในราคาประหยัดนั้นเป็นเรื่องยาก และการใช้ประโยชน์จากแหล่งพลังงานธรรมชาติที่มีอยู่ เช่น ลมสุริยะ ก็เป็นสิ่งที่น่าดึงดูดในการลดต้นทุน อย่างไรก็ตาม มีช่องว่างอยู่ในแนวคิดที่เผยแพร่ โดยความเร็วลมสุริยะถูกจำกัดไว้ที่ ~700 กม./วินาที ในขณะที่แนวคิดต่างๆ เช่น ระบบขับเคลื่อนปฏิกิริยาที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานลม ('q'-drive) ก็มีความเร็วประมาณ ~5% ของ ต้องถึง c ก่อนจึงจะเข้ายึดครองได้ วิธีที่คุ้มค่าในการเติมเต็มช่องว่างนั้นยังขาดอยู่

ลูกพัฟแอโรกราไฟต์สามารถปล่อยออกมาได้ใกล้ดวงอาทิตย์ และจะเร่งความเร็วเป็นประมาณ 5% ของความเร็วแสง Aerographite เป็นโฟมบางเฉียบและเบากว่าอะลูมิเนียมถึง 15,000 เท่า

วัตถุประสงค์ – สาธิตวิธีการที่เม็ดเฉื่อยซึ่งถูกเร่งด้วยลมสุริยะสามารถใช้เพื่อเร่งยานอวกาศจากลมสุริยะที่มีความเร็วสูงสุด ~5% ของ c

วิธีการ: การคำนวณทางฟิสิกส์คลาสสิกเพื่อสนับสนุนฟิสิกส์พื้นฐานและความเป็นไปได้ของแนวทางดังกล่าว

ผลลัพธ์: เมื่อกระแสสสารสองแห่งอยู่ใกล้กันแต่ด้วยความเร็วต่างกัน หรือเมื่อกระแสสสารทั้งสองเคลื่อนที่ผ่านอวกาศเดียวกันแต่ด้วยความเร็วและคุณสมบัติที่ต่างกัน ความแตกต่างในความเร็วหรือแรงเฉือนของความเร็วสามารถใช้เพื่อรับพลังงานขับเคลื่อนได้ กระแสของเม็ดที่เคลื่อนที่ผ่านตัวกลางระหว่างดวงดาวเป็นตัวอย่างของกรณีเช่นนี้ การขับเคลื่อนด้วยเม็ดเป็นแนวคิดที่ได้รับการสำรวจในงานศิลปะยุคก่อนซึ่งต้องใช้เม็ดความเร็วสูง การสกัดงานที่เป็นประโยชน์จากความแตกต่างของความเร็วระหว่างเม็ดและตัวกลางระหว่างดวงดาวทำให้เรือวิ่งผ่านเม็ดและยังดึงพลังงานจากการผ่านตัวกลางระหว่างดวงดาวเพื่อให้ได้พลังงานขับเคลื่อนแม้จะเร็วกว่าเม็ดและแม้กระทั่งเมื่อเม็ด ประกอบด้วยมวลปฏิกิริยาเฉื่อย มีการอภิปรายฟิสิกส์พื้นฐานของเรื่องนี้และสมการประสิทธิภาพและอภิปรายเรื่องนี้ในบริบทของการใช้เม็ดที่ค่อนข้างช้า (เร่งโดยลมสุริยะ) เพื่อส่งยานอวกาศไปยังทวีคูณที่สำคัญเหนือความเร็วลมสุริยะ อีกกรณีหนึ่งที่อนุภาคขนาดใหญ่และลมพลาสมามีความเร็วต่างกันคือระบบสุริยะชั้นในในระนาบสุริยุปราคา ซึ่งลมสุริยะและฝุ่นจักรราศีมีการกระจายความเร็วต่างกัน สิ่งนี้อาจเสนอการประยุกต์ใช้หลักการเดียวกันเพิ่มเติม

Arxiv – ผู้บุกเบิกภารกิจระหว่างดวงดาวราคาประหยัด

แรงดันโฟตอนจากแสงอาทิตย์เป็นแหล่งแรงผลักดันที่เป็นไปได้สำหรับยานอวกาศในระบบสุริยะ ตามทฤษฎีแล้ว มันสามารถทำให้เกิดภารกิจระหว่างดวงดาวได้ แต่จำเป็นต้องมีมวลที่น้อยมากต่อพื้นที่หน้าตัดเพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ เราระบุแอโรกราไฟต์ ซึ่งเป็นโฟมที่มีคาร์บอนสังเคราะห์ซึ่งมีความหนาแน่น 0.18 กก. ม.3 (น้ำหนักเบากว่าอะลูมิเนียม 15,000 เท่า) ว่าเป็นวัสดุอเนกประสงค์สำหรับการขับเคลื่อนที่มีประสิทธิภาพสูงเมื่ออยู่ท่ามกลางแสงแดด ทรงกลมแอโรกราไฟต์กลวงที่มีความหนาของเปลือก shl = 1 มม. สามารถไประหว่างดวงดาวได้เมื่อถูกปล่อยรังสีดวงอาทิตย์ในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ เมื่อปล่อยจากดวงอาทิตย์ที่ 1 AU เปลือกแอโรกราไฟต์ที่มี shl = 0.5 มม. จะมาถึงวงโคจรของดาวอังคารใน 60 วัน และถึงวงโคจรของดาวพลูโตใน 4.3 ปี การปล่อยทรงกลมกลวงแอโรกราไฟต์ซึ่งมีเปลือกหนา 1 µm ที่ 0.04 AU (การเข้าใกล้ของยาน Parker Solar Probe ที่ใกล้ที่สุด) ส่งผลให้มีความเร็วหลุดพ้นเกือบ 6900 กม. s−1 และเดินทาง 185 ปีไปยังระยะทางที่ใกล้ที่สุดของเรา ดาวพร็อกซิมา เซนทอรี ลายเซ็นอินฟราเรดของใบเรือแอโรกราไฟต์ขนาดเมตรสามารถสังเกตได้ด้วย JWST สูงถึง 2 AU จากดวงอาทิตย์ ซึ่งอยู่เลยวงโคจรของดาวอังคาร ทรงกลมกลวงแอโรกราไฟต์ ซึ่งมีเปลือกหนา 100 µm มีรัศมี 1 ม. (5 ม.) หนัก 230 มก. (5.7 ก.) และมีขอบมวล 2.2 ก. (55 ก.) เพื่อให้ดาวฤกษ์หลุดออกไปได้ ส่วนต่างของน้ำหนักบรรทุกเป็นสิบเท่าของมวลยานอวกาศ ในขณะที่น้ำหนักบรรทุกของจรวดเคมีระหว่างดาวโดยทั่วไปจะเป็นหนึ่งในพันของน้ำหนักของจรวด การใช้ระยะขอบนี้ 1 กรัม (10 กรัม) (เช่น สำหรับเทคโนโลยีการสื่อสารขนาดเล็กกับโลก) มันจะไปถึงวงโคจรของดาวพลูโตใน 4.7 ปี (2.8 ปี) หลังจากการปล่อยยานอวกาศที่ 1 AU การสื่อสารแบบเรียบง่ายจะช่วยให้สามารถศึกษาสื่อระหว่างดาวเคราะห์และค้นหาดาวเคราะห์ดวงที่ 1 ที่ต้องสงสัยได้ และจะทำหน้าที่เป็นภารกิจบรรพบุรุษของαCentauri เราประเมินต้นทุนการพัฒนาต้นแบบไว้ที่ 1000 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ราคา 10 เหรียญสหรัฐฯ ต่อลำ และยอดรวม < XNUMX ล้านเหรียญสหรัฐฯ ซึ่งรวมถึงการเปิดตัวแนวคิดแบบหลังหมูพร้อมภารกิจท่องอวกาศ

เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นภายใต้การสนับสนุนของสถาบัน NASA for Advanced Concepts (NIAC) อย่างพลาสมาแม่เหล็ก นำเสนอเส้นทางสู่การหลบหลีกความเร่งสูงในลมสุริยะ รวมถึงการเคลื่อนผ่านอย่างรวดเร็วไปยังดาวเคราะห์ชั้นนอกและไปยังเลนส์โน้มถ่วงสุริยะ

คณะกรรมการด้านเทคนิคการขับเคลื่อนการบินนิวเคลียร์และอนาคตของ AIAA ได้สนับสนุนการศึกษาการออกแบบแนวความคิดของภารกิจสาธิต JOVE หากมีการบิน JOVE จะทำการสาธิตการบินที่สำคัญของเทคโนโลยีนี้ ยานอวกาศพลังงานแสงอาทิตย์จะมีน้ำหนักประมาณ 25 กิโลกรัม และจะไปถึงดาวพฤหัสบดีภายในสามสัปดาห์ด้วยความเร็ว 300 กิโลเมตรต่อวินาทีอย่างน่าประหลาดใจ Mr. Greason กล่าวถึงความท้าทายในการออกแบบหลักที่เปิดเผยระหว่างการออกแบบแนวความคิด ทบทวนสถานะปัจจุบัน และหารือเกี่ยวกับขั้นตอนต่อไปที่เป็นไปได้

Jeff Greason เป็นผู้ประกอบการและผู้ริเริ่มที่มีประสบการณ์ 25 ปีในอุตสาหกรรมอวกาศเชิงพาณิชย์ เขาเป็นหัวหน้านักเทคโนโลยีของ Electric Sky ซึ่งพัฒนาพลังงานไร้สายระยะไกลเพื่อการขับเคลื่อนและวัตถุประสงค์อื่น ๆ และประธานมูลนิธิ Tau Zero พัฒนาเทคโนโลยีขับเคลื่อนขั้นสูงสำหรับระบบสุริยะและภารกิจระหว่างดวงดาว เขามีบทบาทในการพัฒนากฎระเบียบด้านพื้นที่เชิงพาณิชย์ และดำรงตำแหน่งใน Presidential Augustine Commission ในปี 2009 Jeff เป็นผู้ร่วมก่อตั้ง XCOR Aerospace และดำรงตำแหน่ง CEO ตั้งแต่ปี 1999 ถึงต้นปี 2015 ก่อนหน้านี้ เขาเป็นหัวหน้าทีมเครื่องยนต์จรวดที่ Rotary Rocket และผู้จัดการฝ่ายวิศวกรรมด้านการพัฒนาเทคโนโลยีชิปที่ Intel เขาถือสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกา 28 ฉบับ และเพิ่งตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับแนวคิดใหม่ในการขับเคลื่อนอวกาศ เขายังเป็นผู้ว่าการสมาคมอวกาศแห่งชาติอีกด้วย