[논문 리뷰] AB Levitrons and their Applications to Earth's Motionless Satellites

Alexander Bolonkin|ArXiv.org|2007. 08. 18.

Electromagnetic Launch and Propulsion Technology참고 문헌 3인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 AB Levitron이 생성하는 인공 자기장을 활용하여 지구 표면 위에 큰 궤도선과 인공위성을 정지 상태로 부양하는 새로운 방법을 제안한다. 특수하게 설계된 자기장 구성을 통해 안정된 자기 평형을 이루게 하여, 최대 100km 고도까지의 지속적 통신 중계기, 지리정보 시스템, 지구 관측 플랫폼 등 응용 가능성을 입증한다.

ABSTRACT

Author offers the new and distinctly revolutionary method of levitation in artificial magnetic field. It is shown that a very big space station and small satellites may be suspended over the Earth's surface and used as motionless radio-TV translators, telecommunication boosters, absolute geographic position locators, personal and mass entertainment and as planet-observation platforms. Presented here is the theory of big AB artificial magnetic field and levitation in it is generally developed. Computation of three macro-projects: space station at altitude 100 km, TV-communication antenna at height 500 m, and multi-path magnetic highway. Key words: levitation, AB Levitrons, motionless space satellite.

연구 동기 및 목표

• 우주 기반 플랫폼을 위한 안정적인 자기 부양 기법을 개발한다.
• 궤도 역학이나 추진 시스템 없이 정지된 위성을 유지하는 과제를 해결한다.
• 통신, 관측, 항법을 위한 장기간의 정지 상태 운영이 가능한 대규모 플랫폼을 가능하게 한다.
• 100km 고도의 인공위성과 500m 높이의 TV 안테나와 같은 매크로 스케일 시스템을 자기 부양 기반으로 설계한다.
• 다중 경로 자기 고속도로를 통한 운반 및 에너지 전달의 실현 가능성을 탐색한다.

제안 방법

• 3차원에서 안정적인 자기 부양을 가능하게 하는 인공 자기장 구성을 설계한다 (AB Levitron).
• 자기 dipole 상호작용 원리와 자기장 기울기 제어를 적용하여 중력에 대비한 평형을 달성한다.
• 다양한 고도에서의 자기장 안정성과 힘의 균형을 시뮬레이션하기 위해 수치 모델링을 사용한다.
• 필요한 자기장을 생성하기 위해 특정 기하학적 배열로 배열된 초전도체 또는 영구자석 어레이를 제안한다.
• 100km 및 500m 고도에서 지속적인 부양을 위한 에너지 요구량과 자기장 균일도를 분석한다.
• 자기장에 따라 정렬된 경로를 활용해 조절 가능한 운반을 위한 자기 고속도로 개념을 도입한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 인공 자기장만을 사용하여 지구 위에 안정적이고 정지된 위성을 유지할 수 있는가?
• RQ2 100km 고도에서 큰 질량이 평형을 이루기 위해 필요한 자기장 구성이 무엇인가?
• RQ3 500m 높이에서 TV 방송 및 지리정보 시스템과 같은 실용적 응용에 대해 자기 부양이 가능한가?
• RQ4 지속적인 부양된 화물 운반을 지원하기 위해 다중 경로 자기 고속도로를 어떻게 설계할 수 있는가?
• RQ5 실제 환경 조건에서 이러한 시스템을 구현할 때의 에너지 및 재료 제약 조건은 무엇인가?

주요 결과

• 이론적 분석을 통해 최대 100km 고도에서 특수하게 설계된 인공 자기장 내에서 안정적인 자기 부양이 가능하다는 것이 확인되었다.
• AB Levitron 구성에 의해 100km 고도의 인공위성이 정지 상태로 유지될 수 있다.
• 500m 높이의 TV 통신 안테나가 방송을 위한 정지 상태 플랫폼으로 실현 가능하다는 것이 입증되었다.
• 다중 경로 자기 고속도로 개념이 향후 자기 운반 시스템을 위한 확장 가능한 인프라로 제안된다.
• 수치 모델링을 통해 제안된 구성에서 힘의 균형과 자기장 안정성이 입증되었다.
• 이 방법은 궤도 속도나 추진 시스템이 필요 없음을 확인하여 지속적인 정지 유지가 가능하다.