Kommentare im Chat haben den jüngsten Beitrag im Centauri Dreams-Blog mit dem Titel The Dipole Drive: A New Concept for Space Propulsion zur Kenntnis genommen .
Im Gegensatz zu dem einzelnen positiv geladenen Schirm, der vom elektrischen Segel verwendet wird, besteht der Dipolantrieb aus zwei parallelen Schirmen, von denen einer positiv und der andere negativ geladen ist und zwischen ihnen ein elektrisches Feld ohne signifikantes Feld außerhalb erzeugt .
Auch kurz vor Schluss:
Da der Dipolantrieb außerhalb der Zone zwischen seinen Schirmen nicht mit Plasma interagiert , ist das Problem der Debye-Abschirmung seines Schirmsystems gegenüber äußeren Ladungen kein Problem.
Meine Frage bezieht sich darauf, was der Ausdruck "kein signifikantes Feld" (sowie "interagiert nicht ... außerhalb von ...") bedeutet. Jeder Bildschirm ist ein Äquipotential, und der Wert des Integrals Es wird dasselbe sein, ob Sie entlang einer kurzen Linie zwischen den Platten integrieren oder auf dem langen Weg herum, wo das Feld viel schwächer ist, aber die Entfernungen genauso viel länger sind .
Ist dies nur ein Versehen oder hat dies einen wirklichen Einfluss darauf, wie dieses Gerät bei einer realistischen Größe, Plasmadichte und Potenzialdifferenz in den besprochenen Szenarien tatsächlich funktionieren würde?
Beachten Sie, dass das Hinzufügen eines zweiten Paares geerdeter Gitter außerhalb des "Dipol" -Paares, um zu versuchen, E = 0 außerhalb zu erzwingen, nur zusätzliche Kräfte in den zusätzlichen Lücken hinzufügt, die dazu neigen könnten, die Wirksamkeit aufzuheben. Ich sehe hier keine schnelle Lösung.
Frage: Ist diese Beschreibung des "Dipolantriebs" und wie er physikalisch funktionieren würde korrekt?
Ich denke, du hast recht. Ein endliches Paar geladener Schirme mit einer Nettoladung von null kann keinen unendlichen Potentialschacht erzeugen; Das weit vom Gerät entfernte Potential muss auf Null zurückkehren, was bedeutet, dass die angetriebenen Teilchen auf ihre ursprüngliche Geschwindigkeit abgebremst werden müssen, wobei sie den Impuls zurücknehmen, den sie ursprünglich bereitgestellt haben.
Es scheint, dass Zubrin eine vertraute Annäherung genommen hat – dass das Feld in der Nähe einer geladenen ebenen Oberfläche konstant ist (und sich daher die Felder der beiden Bildschirme außerhalb der Lücke zwischen ihnen aufheben) – und ihre Schlüsselannahme vergessen hat: Sie gilt nur bei kleinen Entfernungen (relativ zur Größe der Bildschirme). Aber die Partikel bleiben gar nicht so lange in der Nähe. Als sie sich entfernen, fangen sie an, das Dipolfeld um das Raumschiff herum zu spüren. Dieses Feld ist zwar schwach und fällt schnell ab, da , die Entfernung, die das Teilchen in diesem Feld zurücklegt, ist, wie Sie betonen, viel größer.
(Ich würde gerne falsch liegen. Es scheint eine so clevere Idee zu sein. Aber ich kann keinen Fehler in dieser Argumentation finden. Vielleicht kann es jemand anderes.)
Bearbeitet, um hinzuzufügen: Ich denke, es ist aufschlussreich zu überlegen, was passieren würde, wenn die Bildschirme tatsächlich unendlich wären. Nehmen wir an, dass die Dichte des in den Spalt eintretenden Plasmas gleichmäßig ist und dass Stromquellen ebenfalls mit gleichmäßigem Abstand zwischen den Schirmen angeordnet sind, sodass die Eingangsleistung pro Flächeneinheit konstant ist und die Dichte der ausgestoßenen Teilchen auf den beiden Seiten ebenfalls konstant ist. Dieses Gerät würde funktionieren! - weil das Feld wirklich identisch Null wäre, außer in der Lücke zwischen den Bildschirmen; es würde keine Rolle mehr spielen, wie weit sich die Teilchen entfernten. Interessanterweise würde die Ladungsdichte auf den Bildschirmen unbegrenzt zunehmen; Da Protonen auf der negativen Seite und Elektronen auf der positiven Seite ausgestoßen würden, müssten die Stromquellen den Bildschirmen kontinuierlich Ladung hinzufügen, damit die Ladungsdifferenz zwischen den Halbuniversen auf jeder Seite der Lücke konstant bleibt (wie es sein muss damit die Spannung über der Lücke konstant gehalten wird).
Aber natürlich kann die Ladung auf den Bildschirmen auf einem endlichen Gerät nicht unbegrenzt zunehmen; die herausgeschleuderten Teilchen entfernen sich schnell so weit, dass ihre Ladung derjenigen auf dem Sieb nicht mehr entgegenwirkt, durch die sie hindurchgekommen sind. Zubrins Fehler bestand darin, die Analyse für einen endlichen Abschnitt eines unendlichen Geräts mit der für ein endliches Gerät zu verwechseln.
Ich muss zugeben, dass Zubrin's Dipole Drive Konzept nicht funktionieren wird, selbst wenn Sie eine unendliche Elektrodenfläche haben. Die Situation ist sogar noch komplizierter, als sie von ScottBurson beschrieben wird. Scott vergaß, dass während des unendlichen Kondensatorladevorgangs das externe elektrische Vakuumfeld das interne elektrische Feld vollständig kompensiert, zwei Teile des Universums durch dieses unendliche Gitter isoliert werden :-), nur Quanten-(Tunnel-)Ströme / Rauschen werden zwischen Halbuniversen ausgetauscht .
Darüber hinaus bestehen angenommene Elektroden nicht aus einer festen leitenden Oberfläche, es ist eine Art Gitter, das riesige Lücken zwischen den Gittern aufweist, ein elektrisches Feld und eine elektrodynamische Wechselwirkung zwischen sich bewegenden geladenen Teilchen und nicht festen Gitterelektroden endlicher Größe ist viel komplizierter. Zusammenfassende Energiebilanz wird immer Null sein, keine Bewegung als Sequenz. Sie sollten auch auf erwartete DC-Spannungs-, DC-Strom- und Leistungsberechnungen achten, die sehr spekulativ sind und keinerlei Verbindung zur realen Physik haben. Die Leitfähigkeit des interstellaren Plasmas ist sehr gering, daher sind die in Dipole Drive beschriebenen DC-Ströme nicht real, um Größenordnungen höher als im wirklichen Leben. Sie sollten auch erwähnen, dass Elektronen und positiv geladene Ionen im interstellaren Plasma entstehen, wo sind negativ geladene Ionen?
äh