Nutze ein planetarisches Magnetfeld im Orbit, um den Orbit zu verändern

Prinzipiell ja, das ist möglich. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass dies eine Wechselwirkung erfordert, die über das Magnetfeld der Erde hinausgeht – Sie müssen sich den Gradienten dieses Magnetfelds zunutze machen. Dies ist bei den für einen Satelliten verfügbaren Längenskalen sehr schwach, sodass Sie wirklich Schwierigkeiten haben würden, dies zum Laufen zu bringen, aber im Prinzip ist der Effekt vorhanden.

Etwas konkreter, wenn man um den Satelliten eine Stromschleife mit magnetischem Dipolmoment aufbaut $\mathbf m$, dann würde der Satellit zwei getrennte Effekte erfahren:

• ein Drehmoment$\boldsymbol{\tau}=\mathbf m \times \mathbf B$in Gegenwart eines Magnetfeldes$\mathbf B$, Und
• eine Kraft$\mathbf F = \nabla(\mathbf m \cdot\mathbf B)$gegeben durch den Gradienten von$\mathbf B$.

Der erste Effekt ist real und wird die Interaktion dominieren; Tatsächlich wird es in Raumfahrzeugen aktiv zur Lageregelung als Alternative zu Reaktionsrädern oder anderen derartigen mechanischen Vorrichtungen verwendet. Diese magnetischen Alternativen sind als Magnetorquer bekannt und funktionieren in niedrigen Erdumlaufbahnen (aber sie werden in höheren Lagen weniger effektiv).

Um einige Zahlen einzugeben, nehmen Sie an, dass Sie eine Stromschleife von einrichten$1\:\mathrm A$mit einer Fläche von$1\:\mathrm m^2$, Hinzufügen eines Faktors von$100$um mehrere Schleifen und einen möglichen Ferritkern zu berücksichtigen. Unter Verwendung der Magnetfeldstärke der Erde an der Oberfläche bei etwa${\sim}50\:\mu\mathrm T$Der Einfachheit halber erhalten Sie ein Drehmoment in der Größenordnung von$\tau\sim0.005\mathrm{\:kg \:m^2\:s^{-2}}$; Das ist nicht viel, aber Sie können sehen, dass es verbessert werden kann, um ein sinnvolles Drehmoment zu erzielen, insbesondere wenn Sie warten und dies über mehrere Minuten einwirken lassen können.

In ähnlicher Weise können Sie sehen, wie dies als Kraft viel weniger nützlich wird. Die magnetische Feldstärke,$B\sim50\:\mu\mathrm T$, ist bereits relativ schwach, aber der Gradient ist sehr, sehr klein, da sich das Magnetfeld nur auf Längenskalen in der Größenordnung von Hunderten oder Tausenden von Kilometern nennenswert ändert. Wenn Sie eine solche Schätzung abgeben,$\nabla B\sim50\:\mu\mathrm T/100\:\mathrm{km}$, erhalten Sie eine viel niedrigere Zahl für die Kraft in der Größenordnung von$F\sim50\times10^{-9}\:\mathrm{N}$. Dies ist nicht mehr nützlich, um Raumfahrzeuge im Raum zu pendeln$M>\mathrm{kg}$Regime. Die Kraft ist da, sie spielt nur keine große Rolle dabei, wo das Raumschiff landet.

Nur damit das kein Problem wird: Wenn Sie ein solches System verwenden, um Ihr Raumschiff zu drehen oder zu bewegen, ist es selbstverständlich, dass die Energie dafür von dem kommt, was den Strom antreibt . Wenn sich das Raumfahrzeug dreht oder sich in einen Bereich mit einem kleineren Magnetfeld bewegt, ändert sich der Magnetfluss durch die Stromschleife, was nach dem Faradayschen Gesetz erfordert, dass sich innerhalb der Schleife eine elektromotorische Kraft ungleich Null bildet. Die Stromquelle des Raumfahrzeugs muss dann gegen diese EMF arbeiten, um den Strom am Laufen zu halten.

Ich wette, Sie wären an der Idee eines elektrodynamischen Halteseils interessiert. Es ist (im Prinzip) der von Ihnen beschriebenen Idee sehr ähnlich.

https://en.wikipedia.org/wiki/Electrodynamic_tether