[論文レビュー] Wireless Transfer of Electricity in Outer Space

Alexander Bolonkin|ArXiv.org|Jan 4, 2007

Electromagnetic Launch and Propulsion Technology参考文献 3被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、電流によって維持されるプラズマを用いた「電力ケーブル」を用いて、宇宙空間における無線電力伝送の新規手法を提案している。このプラズマケーブルは安定的かつコンactな形で形成され、数百キロメートル圏の距離を数百キロワットの電力を効率的に伝送可能であり、質量は数百グラム程度に抑えられる。この技術は、宇宙ステーションの電力供給、惑星間エネルギー伝送、および電磁力による推進に応用可能である。

ABSTRACT

Author offers conclusions from his research of a revolutionary new idea - transferring electric energy in the hard vacuum of outer space wirelessly, using a plasma power cord as an electric cable (wire). He shows that a certain minimal electric currency creates a compressed force that supports the plasma cable in the compacted form. A large energy can be transferred hundreds of millions of kilometers by this method. The required mass of the plasma cable is only hundreds of grams. He computed the macroprojects: transference of hundreds kilowatts of energy to Earth Space Station, transferring energy to the Moon or back, transferring energy to a spaceship at distance 100 million of kilometers, the transfer energy to Mars when one is located at opposed side of the distant Sun, transfer colossal energy from one of Earth's continents to another continent (for example, between Europe-USA) wirelessly-using Earth ionosphere as cable, using Earth as gigantic storage of electric energy, using the plasma ring as huge MagSail for moving of spaceships. He also demonstrates that electric currency in a plasma cord can accelerate or brake spacecraft and space apparatus.

研究の動機と目的

• 宇宙の真空環境において、プラズマを導体として用いた無線電力伝送の実現可能性を検討すること。
• 物理的ケーブルや顕著な質量増加を伴わずに長距離エネルギー伝送を実現する課題を解決すること。
• 電流が流れるプラズマが、宇宙空間で安定的かつ自己持続的なケーブル構造を形成できることを示すこと。
• プラズマケーブルが惑星間エネルギー伝送および宇宙船推進に果たす可能性を評価すること。
• 地球基盤のエネルギー分配や深宇宙ミッション支援といった大規模応用を提案すること。

提案手法

• 高電流がプラズマ柱を流れることで、磁気圧が発生し、プラズマを圧縮・安定化させることで、コンactなケーブル状の構造を形成する。
• 熱的損失や衝突損失が最小限に抑えられる真空環境において、プラズマケーブルを維持することで、長距離伝送を可能にする。
• プラズマケーブルの安定性は、電流に起因する磁気圧とプラズマ圧のバランスによって支配され、磁流体力学的原理を用いてモデル化される。
• 自然の電離圏や惑星間プラズマを、惑星間または惑星間距離にわたるケーブルの延長に用いる可能性を有する媒体として活用する。
• ローレンツ力を利用し、プラズマケーブルと宇宙船との電磁的相互作用によって、推進力を発生させることで、推進剤を用いずに宇宙船を加速または減速可能にする。
• 外部からの閉じ込めを最小限に抑え、自己一貫的な電流駆動磁気圧縮によって構造的整合性を維持する設計を採用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 自らの電流に起因する磁気圧のみを用いて、宇宙空間の真空環境でプラズマ柱を安定化させることは可能か？
• RQ2 最小限の質量で、プラズマケーブルを用いた無線電力伝送が可能な最大距離はどの程度か？
• RQ3 プラズマケーブルは、同時にエネルギー伝送と宇宙船推進をどのように実現するのか？
• RQ4 このようなシステムの実用的で大規模な応用は、宇宙探査およびインfra構築においてどのようなものか？
• RQ5 地球の電離圏や惑星間プラズマは、大規模エネルギー伝送の導電媒体として利用可能か？

主な発見

• 電流によって維持されるプラズマケーブルは、1億キロメートルを超える距離で安定を保ち、長距離エネルギー伝送を可能にする。
• プラズマケーブルに必要な質量はわずか数百グラムであり、惑星間応用において極めて質量効率が良い。
• 太陽が相反位置にある場合の地球から火星への距離でも、数百キロワットの電力を無線で伝送可能である。
• プラズマケーブルの電磁的相互作用により、推進剤を用いずに宇宙船の加速または減速が可能である。
• 地球の電離圏を導電媒体として用いることで、大陸間エネルギー伝送が可能となり、グローバル規模のエネルギー分配ネットワークの構築が示唆される。
• プラズマリング構造は、大規模なマグセイルとして機能し、宇宙船の航法制御に利用可能であり、推進とエネルギー伝送の二重用途を実現する。