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プラズマ磁石は、双極子磁場を使用して太陽風からエネルギーを捕捉する宇宙船推進装置として提案されている。[1] [2]この磁場は帆のように機能し、捕捉したエネルギーを使用して、風が帆船を推進するのと同様に宇宙船を推進する。太陽から遠ざかる船を加速し、星間旅の終わりに遠い星に近づくときに減速することができる。推力の方向転換と操縦は、あらゆるタイプの磁気帆の双極子の傾きを操作することで実現できる。[3]
太陽風
太陽風は、太陽などの恒星の上層大気から放出される高エネルギー荷電粒子の流れで、コロナと呼ばれます。このプラズマは主に、運動エネルギーが0.5 ～ 10 keVの電子、陽子、アルファ粒子で構成されています。太陽風は 10 5 m/sを超える速度で移動します。その動圧は1 AUでおよそ 2x10 −9 N /m2 です。[2]適切に設計されたシステムにより、宇宙船は太陽風の速度近くまで加速することができます。太陽風から得られる推力は、太陽からの距離に関係なく一定です。これは、太陽からの距離が増すにつれてプラズマ磁石のサイズが拡大するためです。[1] [4]
デザイン
基本的な原理は、交差した一対のコイル内の交流電流によって駆動される回転磁場が循環電流を作成し、その電流が半径を拡大して、コイルの半径よりもはるかに大きな双極磁場を作成するというものです。[5]
宇宙船に十分な推力（0.1-1 N）を得るには、「帆」の半径は少なくとも4 kmでなければなりません。磁場の強度は50n Tでなければなりません。[5]
電磁石を使用してこのような磁場を作り出すには、大規模な工学技術が必要です。円形の電磁石は半径 300 メートルに達し、10 5アンペアターンを運ぶことになります。このような電磁石はおそらく非常に巨大で、捕捉した推力ではほとんど動かすことができません。[5] 超伝導電磁石を使用すると、「風力ライダー」が技術的に実現可能になるかもしれません。[6]
航行に適したバランスをとるには、数百kgの船体質量と少なくとも数kWの電力が必要である。[5]
無線周波数範囲で動作する位相アンテナは、急速に回転する磁場を生成します。この磁場はプラズマ内の電子を優先的に加速して直流電流を発生させ、実際の電磁石が維持できるよりもはるかに大きな定常磁場を生成できます。[5]
ドラッグデバイス
抗力装置とは、外部のエネルギー源によって押される装置のことです。典型的な抗力装置は帆船です。対照的に、飛行機やロケットは燃料源を使用して独自のエネルギーを供給します。
参照
参考文献
- ^ ab Slough, John (2006年9月30日). 「プラズママグネット、フェーズII研究」(PDF) . NASA先端概念研究所. NASA . 2022年6月13日閲覧。
- ^ ab Greason, Jeffrey K. (2019-09-05). 「A Reaction Drive」. Tau Zero Foundation . 2021-04-12閲覧。
- ^西田 秀雄 ( 2005年 7 月)。磁気セイルにおける運動量移動過程の MHD モデルによる検証。第 41 回 AIAA/ASME/SAE/ASEE 共同推進会議および展示会。アリゾナ州ツーソン。doi : 10.2514/6.2005-4463。ISBN 978-1-62410-063-5. 2022年6月13日閲覧。
- ^ Slough, John (2004 年 3 月 23 日). 「プラズマ磁石」(PDF) . www.niac.usra.edu .
- ^ abcde 「プラズママグネット」。アースウェブ.ess.ワシントン.edu 。2021年4月12日に取得。
- ^ Gilster, Paul (2021年11月19日). 「Wind Rider: 高性能マグセイル」. Centauri Dreams . 2021年12月15日閲覧。