ビームレゴリス推進の実行可能性？
この質問は、2つの既存の宇宙船推進概念に触発されています。
- ビーム駆動推進には、宇宙船が何らかのビームによって推進されることが含まれ、ビームの1つの潜在的なタイプは、高速で移動する粒子で構成されます（MagBeamコンセプトなど）。これは、宇宙船がそれ自体の反力質量または電源を運ぶ必要がないことを意味し、粒子ビームを反射するためのマグネティックセイルが必要であり、それをより速くし、および/またはそのペイロードを増加させます。粒子ビームを使用することの欠点は、ビーム生成施設で反動が発生し、燃料を補給する必要があることです。
- 粉末レゴリス推進力は、イオンの代わりに固体粉末を加速することを含むことを除いて、イオン推進力に似ています。ispはイオン推進力よりも低いですが、推力は高くなっています。そして、粉末は月または小惑星のレゴリスを粉砕することによって作られ、広く利用可能な資源になります。ただし、粉末レゴリス推進力を使用する宇宙船は、それでも独自の反力質量に加えて、エンジンと電源を搭載する必要があります。
これらの2つの概念を1つに統合できるように思われます：「ビームレゴリス推進」。基本的には、衛星や大きな小惑星に、レゴリスを粉末に加工して宇宙船に向けて発射する施設があります。宇宙船は、独自の反力質量、エンジン、電源を搭載する必要がある場合よりもはるかに優れた性能を発揮します。ビーム生成施設は、効果的に無限の粉末供給にアクセスでき、月/小惑星はそれらのビームの反動を吸収します。
これは惑星間宇宙船を推進するための便利な方法でしょうか？また、関連するメモとして、地球の月のような空気のない物体の表面から宇宙船を打ち上げることは実行可能でしょうか？
回答
そのような推進方法は、惑星間距離にわたってビームを向けることに関して並外れた挑戦をするであろう。ビーム分散の問題を無視しましょう（これは、0xDBFB7の空間電荷中和法によって解決されたと仮定します）。私たちが今直面する問題は、太陽放射圧と予測不可能な太陽磁場です。
放射圧については、考えられる2つの異なる影響がありますが、それらはダスト粒子のサイズに依存しているように見えます。ダスト粒子が均一なサイズであると仮定すると、粒子は2つの方法のいずれかでコースから外れます。十分に大きい場合は軌道運動量を失い、十分に小さい場合は軌道運動量を獲得します。
ここで、ダスト粒子が相対論的に移動していないと仮定しましょう。それらは基本的に小さなインパクターであるため、それほど速く移動することはできません。そうしないと、宇宙船が全滅してしまいます。それらが非常に速く動いている場合は、背面に取り付けられた大規模なアブレイティブプレートが必要になります。その時点で、マスドライバーを必要としないはるかに優れたオプションが存在します。
それらが非相対論的に、そして宇宙船が爆破するのを避けるのに十分低い速度で動いている場合、それらは本質的に太陽を周回しています。彼らの軌道はおそらく双曲線ですが、正直なところ、宇宙船の破壊を最小限に抑えながらエネルギーを最大化するために必要な速度はわかりません。ダスト粒子は太陽放射圧とかなり相互作用し、この相互作用がそれらの軌道を変えることが示されています。
さて、太陽は一定の電球ではありません。結果として、その移動のすべての点でダストビームに作用する正確な放射圧を予測することは事実上不可能であり、したがってそれを狙うことは不可能です。軌道の実際の変化はとてつもなく小さいですが、宇宙船もそうです。したがって、数メートルでも離れていると、少なくとも推進効率が失われます。
ただし、問題は放射圧だけではありません。ダスト粒子が帯電したままで、なぜ帯電しないのかわからない場合、それらは磁場内で荷電粒子を動かしているでしょう。惑星と太陽のフィールドは素晴らしく複雑でダイナミックであり、そのため、塵の軌道上のすべてのポイントについて予測することはできません。ほこりに作用する力はローレンツ力によって与えられ、それはおそらくかなり小さいでしょう（私は数字を実行する気がしないので、誰かがこの答えを編集したい場合は遠慮なく）。
この効果だけでほこりを分散させるか、少なくとも照準を合わせるのが非常に難しくなるため、推進方法は短距離でしか実行できません。
したがって、最終的には、宇宙船を正確に攻撃することはできません。研究されており、この問題がないレーザー推進法と比較すると、このアイデアはうまく機能するようには思えません。
ビームのコヒーレントをどのように維持しますか？粒子を加速するには、粒子を帯電させる必要があります。粒子はすべて正電荷で終わるので、駆動場から解放されると互いに反発します。ビームは急速にファンアウトすると思います。