Könnte ein Raumschiff durch eine 180-Grad-Ablenkung zweier geladener Teilchenstrahlen angetrieben werden?

Ich frage mich, ob die elektrostatische Ablenkung zweier geladener Teilchenstrahlen über die Lorentzkraft genug Schub erzeugen könnte, um ein Raumschiff anzutreiben.

Bitte beziehen Sie sich auf das Bild unten.

Dieses konzeptionelle Antriebsdesign würde Ablenkplatten verwenden, ähnlich denen, die in einer CRT verwendet werden, um ein elektrisches Feld zu erzeugen. Ein positiv geladener Teilchenstrahl, der in dieses Feld eintritt, würde konstruktionsbedingt um 180 Grad abgelenkt, und gleichzeitig würde ein negativ geladener Teilchenstrahl, der in dieses Feld eintritt, konstruktionsbedingt um 180 Grad abgelenkt. Dieser Hardwareaufbau würde am Heck des Raumfahrzeugs installiert, so dass sich die beiden geladenen Teilchenstrahlen in die entgegengesetzte Richtung des Raumfahrzeugs bewegen würden.

Der positiv geladene Teilchenstrahl könnte durch eine Protonenkanone erzeugt werden und der negativ geladene Teilchenstrahl könnte durch eine Elektronenkanone erzeugt werden. Wenn diese beiden Kanonen für geladene Teilchen Hochspannungsgeräte sind und das elektrische Feld der Ablenkplatten ebenfalls Hochspannung ist, glaube ich, dass die resultierende Lorentzkraft in der Lage sein könnte, das Raumschiff anzutreiben.

Ich glaube auch, dass die geladenen Teilchen, die im Sonnenwind der Sonne fließen, ebenfalls abgelenkt würden, sobald sie in dieses elektrische Feld eintreten, was einen zusätzlichen Schub zu dem erzeugt, der von den Kanonen für geladene Teilchen erzeugt wird.

Könnte ein Raumschiff durch eine 180-Grad-Ablenkung zweier geladener Teilchenstrahlen angetrieben werden?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sind die Protonen- und Elektronenkanone in diesem Modell Teil des Raumfahrzeugs oder liefern sie zu Hause einen Strahl, um das Raumfahrzeug anzutreiben?
@Steve Linton, sie wären Teil des Raumfahrzeugs.
Warum schießen Sie die Strahlen nicht einfach hinten aus dem Schiff und schneiden das Ablenkfeld ab?
@OrganicMarble, nun, ich bin gespannt, ob ein geladener Teilchenstrahl mit hoher Leistung / Hochspannung eine Lorentz-Kraft erzeugen kann, die stark genug ist, um genug Kraft zu erzeugen, um das Raumschiff vorwärts zu treiben. Ich habe Artikel gelesen, die besagen, dass ein gerader Strahl, der beispielsweise aus einer Elektronenkanone kommt, nur einen winzigen Schub erzeugt. Es ist also im Grunde nutzlos, einen Elektronenstrahl aus dem hinteren Teil des Schiffes zu schießen, aber die Erzeugung einer starken Lorentz-Kraft(en) kann viel Schub erzeugen.
Das fühlt sich an wie ein Bootstrap-Lifter, aber ich lasse jemanden zu Wort kommen, der sich wirklich mit Elektromagnetik auskennt.
@OrganicMarble Es ist nicht ganz dasselbe, weil Sie immer noch Hochgeschwindigkeitsprotonen und -elektronen durch das hintere Ende des Raumfahrzeugs schießen. Dieser Antrieb fügt nur einen ausgefallenen zusätzlichen Schritt in die Mitte ein.
Wenn die Ablenkung durch ein Magnetfeld erreicht wird, ändert dies überhaupt nicht die Schubkraft der Kanonen, sondern nur die Richtung. Ein elektrisches Feld, das sie auf höhere Energien beschleunigte, würde natürlich helfen. Im Grunde ist dies jedoch ein Ionenantrieb mit zusätzlichen Komplikationen

Antworten (1)

Das Diagramm in der Frage zeigt die Flugbahnen von Partikeln mit magnetischer Steifigkeit gleicher Größe (aber entgegengesetztes Vorzeichen) in einem Magnetfeld, das aus der Seite zeigt. Umlaufbahnen geladener Teilchen in Magnetfeldern sind kreisförmig.

Das Diagramm zeigt nicht die Bahnen geladener Teilchen in einem elektrischen Feld. Würden sie in Richtung des Gradienten in das Feld eintreten, würden sie nicht abgelenkt. Sobald sie sich innerhalb des Volumens mit höherem, aber konstantem elektrostatischem Potential befanden, würden sie sich immer noch in geraden Linien bewegen.

Wenn sie jedoch in einem Winkel in den Bereich höheren elektrostatischen Potentials eintreten, werden sie in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt.

So oder so: (elektrisch oder magnetisch oder sogar beides) die Felder könnten helfen, Impuls von einfallenden Teilchen zu übertragen. Sie tun jedoch nicht mehr als das, was ein Spiegel tun würde.

Dies ist eine ähnliche Frage wie eine frühere über ein Raumschiff mit einem darauf montierten Laser und einem Spiegel. In diesem Fall erzeugt der nach hinten gerichtete Laser eine Kraft F 0 . Wenn Sie es nach vorne zeigen, erhalten Sie − F 0 aber wenn man es mit dem Spiegel nach hinten hüpft, entsteht + 2 F 0 und so ist die Nettokraft still − F 0 .

Also wie in @SteveLintons Kommentar erwähnt

... es wird die Schubkraft der Kanonen überhaupt nicht ändern, nur die Richtung.

und so ist der Kommentar von @organicmarble genau richtig:

Warum schießen Sie die Strahlen nicht einfach hinten aus dem Schiff und schneiden das Ablenkfeld ab?

An der Lorentz-Kraft ist nichts auf mysteriöse Weise „mächtig“. Der Impuls bleibt erhalten und es gibt keinen Unterschied in der Nettokraft zwischen dem Schießen nach hinten und dem Schießen nach vorne und dem Reflektieren mit einem Magnetfeld. Das Feld fügt keinen zusätzlichen Schub hinzu.

Hier ist etwas anderes, aber verwandt. In diesem Fall zeigt das elektrische Feld in die Ebene der Seite (anders als die in der Frage gezeigte Feldrichtung.

Der in Paul Gilsters Centauri Dreams, Imagining and Planning Interstellar Exploration beschriebene Dipolantrieb basiert ebenfalls auf der unterschiedlichen Ablenkung von entgegengesetzt geladenen Teilchen. Basierend auf dem Titel meiner Frage ist diese Beschreibung des „Dipolantriebs“ und wie er physikalisch korrekt funktionieren würde? Ich bin auch nicht davon überzeugt, dass dies physikalisch einwandfrei ist.

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https://i.stack.imgur.com/9gwTU.png

Können Sie ein tl;dr für uns elektromagnetisch behinderte Leute hinzufügen? Wie, wird es funktionieren oder nicht?
@OrganicMarble Ich habe einige hinzugefügt, beginnend bei So oder so: Danke
Danke! Wie wäre es mit der in der Frage erwähnten Lorentzkraft? Der Fragesteller scheint zu glauben, dass das Schub geben könnte. Ist es nur das, was die Balken herumbiegt? Wenn ja, bleibe ich bei meinem ursprünglichen Kommentar, schieße einfach die Strahlen aus dem hinteren Teil des Schiffes.
@OrganicMarble Das habe ich zuerst nicht gesehen, aber ja, das fasst es gut zusammen. nochmal bearbeitet.
Großartig! jetzt kann sogar ich es verstehen. Danke.
@uhoh, vielen Dank für diese Erklärung. Ich würde Ihre Antwort positiv bewerten, aber mein Reputationswert ist derzeit nicht hoch genug, um dies zu tun.
@HRIATEXP es ist der Gedanke, der zählt. Ich mag Ihre Frage, sie ist gut geschrieben und Sie haben sich etwas Zeit genommen, um Ihre Gedanken zu erläutern. Willkommen im Weltraum!
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