[論文レビュー] Propellantless propulsion in magnetic fields by partially shielded current

L. Bergamin, Dario Izzo+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2006

Plasma Diagnostics and Applications参考文献 18被引用数 1

ひとこと要約

本論文は、超電導体によって磁場から一部遮蔽された閉回路を駆動する電流を用いた、燃料を必要としない推進系を提案している。この装置は、プラズマや推進剤を用いずに推力発生が可能であり、空気抵抗補償や軌道制御に適した測定可能な力が発生する。小型構成でも機能する。

ABSTRACT

A new device for propellantless propulsion in presence of a magnetic field is discussed. The functional principle shares some features with electrodynamic tethers. However, the tether structure is replaced by a closed wire, which is partially shielded from the magnetic field by means of a superconductor. Therefore, it does not depend on the presence of a plasma. We show that even a relatively small device can yield interesting propulsivet forces for drag compensation or for orbital transfers.

研究の動機と目的

• プラズマ環境に依存しない燃料を必要としない推進系の開発を目的とする。
• 電磁的テザー系の限界を克服し、テザーを閉回路導体に置き換えることを目的とする。
• 部分的超電導体遮蔽を用いた磁場相互作用による推力発生の可能性を検討することを目的とする。
• 小型デバイスが宇宙用途に適した有用な推力を発生できることを実証することを目的とする。

提案手法

• 外部磁場の存在下で閉回路の導体に電流を流す。
• 超電導体が導体を磁場から部分的に遮蔽し、非対称な磁場露出を生じさせる。
• 遮蔽されていない部分に作用するローレンツ力が、合成された推力を生じる。
• プラズマを用いず、静的な磁場内での電磁的相互作用にのみ依存して動作する。
• 理論的モデルにより、電流密度と磁場勾配に基づく力の発生が確認されている。
• 長大なテザーの展開やプラズマ接触を回避でき、コンactな設計が可能である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超電導体による磁場の部分的遮蔽を受けた閉回路電流ループは、合成推力を発生できるか？
• RQ2 プラズマや外部イオン化媒体が存在しない状況でも、燃料を必要としない推進の実現可能性は保たれるか？
• RQ3 磁場内に配置された小規模な遮蔽付き電流ループが、どの程度の推力を発生できるか？
• RQ4 部分的磁場遮蔽は、発生する力の方向および大きさにどのように影響を与えるか？
• RQ5 このシステムは、空気抵抗補償や軌道移動といった実用的応用を可能にするか？

主な発見

• 磁場内での非対称なローレンツ力の作用により、部分的遮蔽を受けた電流ループは合成推力を発生する。
• プラズマや推進剤を一切用いずに、電磁的相互作用にのみ依存して推力が発生する。
• 磁場が存在する低地球軌道環境でも、本システムは機能する。
• 小型デバイスでも、空気抵抗補償に適した測定可能な力が発生する。
• 長大な電磁的テザーの展開やそのリスクを回避できる。
• 推進剤の消費なしに、軌道移動およびステーションキーピングが可能となる。