Bestes Design für Plasma Magnet Sail/Catch

Sie haben diese also markiert, [hard science]was die Beantwortung ziemlich schwierig macht ... insbesondere angesichts von Definitionen wie " Suppe geladener Teilchen mit einer nicht vernachlässigbaren Geschwindigkeit (ein Bruchteil von C), von polarisiert (nicht polarisiert, mein Fehler. Ich tue es wollen, dass der Strahl doch kohärent ist) magnetischer Staub ". Ich erspare Ihnen zumindest einen Witz über Kohärenz.

So.

Der Staub bleibt so etwas wie ein kohärenter Strahl, er dehnt sich aus, aber nicht bis zu dem Punkt, an dem es unpraktisch wäre.

Diskussionen über die Fokussierung eines Strahls von so ziemlich allem auf ein plausibel großes Raumschiff über interstellare Unterschiede liegen etwas außerhalb des Rahmens dieser Frage, aber Sie sollten bedenken, dass "magnetischer Staub" für mich verdächtig nach Handbewegung klingt.

Du tust gut daran, dich in das Thema einzulesen. Es gibt einen sehr lesenswerten Artikel: Massenstrahlantrieb: eine Übersicht , die sich mit diesem speziellen Problem befasst und einige mögliche Lösungen aufzeigt. Magnetstaub kommt in keinem von ihnen vor, FWIW, aber vielleicht haben Sie eine neuere Quelle für so etwas?

FWIW, mein persönlicher Lieblingsvorschlag für interstellare Antriebe ist Jordin Kares Sailbeam , der "intelligente" Projektile verwendete, die in der Lage sind, auf das Zielschiff zu zielen.

Das primäre Ziel dabei ist, das Schiff auf 0,5 C zu beschleunigen.

Das macht die Dinge unkompliziert, wenn auch nicht einfach. Jedes Teilchen, das sich mit dieser Geschwindigkeit fortbewegt, enthält zu viel Energie, als dass man versuchen könnte, sie aufzusaugen, indem man es mit dem Raumschiff kollidieren lässt. Sie müssen es auf andere Weise ablenken, und der übliche Ansatz besteht darin, ein großes Magnetfeld zu verwenden.

Es wird allgemein angenommen, dass der ankommende Massenstrom auf irgendeine Weise zu ionisiertem Gas reduziert wird ... Selbstzerstörung bei größeren Projektilen, Kollision mit einer viel kleineren Gasmasse oder Ionisierung durch Laser bei kleineren Projektilen. Der Staub, der lediglich magnetisch ist, wird es hier wahrscheinlich nicht schneiden, aber dies geht über den Rahmen der Frage hinaus, sodass ich nicht weiter ins Detail gehen werde.

Aus dem Artikel von Nordley und Crowl ist hier ein Diagramm eines magnetischen Reflektors mit "Doppelschleife":

Beachten Sie zwei wichtige Dinge: einen Plasmastrahl, der durch den Reflektor nach vorne schießt , und den offensichtlichen Strahl, der nach hinten schießt. Dies hat einige Auswirkungen:

1. Ihr Schiff möchte wahrscheinlich Donut-ähnlich sein, damit nicht abgelenktes Plasma nach vorne schießen kann, ohne dass es gegen alles abgeschirmt werden muss. Dieser nach vorne gerichtete Plasmastrom wird nicht verschwendet, sondern hilft, das interstellare Medium vor Ihnen abzulenken, wodurch Schäden und Strahlung reduziert werden, die das Schiff während seiner Reise erhält.
2. Ihr Antriebsstrahl möchte wahrscheinlich gepulst werden, oder das abgelenkte Partikelplasma stört die ankommende Masse. Dadurch wird die Masse reduziert, die auf den Magnetreflektor trifft, wodurch Schub und Effizienz reduziert werden. Feuern Sie einen Tropfen Treibmittel ab und warten Sie dann eine Weile, bis er abgelenkt wird und sich in Harmlosigkeit auflöst.

Hier gibt es ein weiteres Problem, nämlich dass große und starke Magnetfelder im Weltraum durch die Wechselwirkung mit dem interstellaren Medium einen Luftwiderstand auf das Raumfahrzeug ausüben. Dies hat letztendlich den Bussard Ramjet getötet , gibt uns aber die Möglichkeit , ein Magsegel als eine Art interstellaren Fallschirm zu verwenden , um relativistische Geschwindigkeiten zu überwinden .

Um sicherzustellen, dass die Widerstandskräfte den Schub nicht überschreiten, schlug Kare eine größere zusätzliche Spule mit einem gegenüberliegenden Dipol zu den schuberzeugenden Hauptreflektorspulen vor:

• Der Luftwiderstand wird von einer Region mit niedrigem Feld weit von der Schleife dominiert
• 2. größere Schleife mit entgegengesetztem Dipol hebt Feld auf

und aus dem Hauptblatt

die Felder heben sich nicht genau auf, bis weit außerhalb des Radius der äußeren Schleife

Diese Aufhebungsschleife könnte das Zehnfache oder mehr des Radius der Reflektorspulen und einen viel geringeren Strom haben. Er liefert kein schönes Diagramm davon, aber dieses hervorragende Beispiel für Powerpoint-Kunst in der Präsentation, die mit dem oben verlinkten Papier einherging:

Das Diagramm ist nicht maßstabsgetreu. Die Nutzlast ist hier ein blau dargestellter Punkt, aber da sie sich im Bullseye des Ziels befindet, wird sie wahrscheinlich nicht für Raumfahrzeuge mit Massenstromantrieb empfohlen, sondern nur für durch Sonnenwind angetriebene. Beachten Sie, dass die Nutzlast und die Löschspule hinter die Hauptantriebs-/Reflektorspule gezogen werden.

Um es also zusammenzufassen und Elijah zu paraphrasieren : Das Aussehen und die Arbeit eures Raumschiffs wird wie ein Donut innerhalb eines Donuts sein, möglicherweise innerhalb eines Donuts. Eine sehr große Abschirmspule, um den magnetischen Widerstand auf dem interstellaren Medium zu reduzieren, während die Reflektoren in Betrieb sind, und eine oder zwei viel kleinere, aber stromstärkere Spulen, aus denen der Reflektor besteht. Die Nutzlast wird um die Antriebsspulen herum verteilt, sodass Streuantriebsmaterial durch die Mitte schießen kann, ohne dass dagegen gepanzert werden muss. Die Antriebsspulen müssen weiterhin gekühlt und abgeschirmt werden, und die Nutzlast muss möglicherweise in einer supraleitenden Hülle abgeschirmt werden, während der Reflektor in Betrieb ist, je nachdem, ob sie von starken Magnetfeldern übermäßig beeinflusst wird oder nicht.