[논문 리뷰] Propellantless propulsion in magnetic fields by partially shielded current

L. Bergamin, Dario Izzo외 1명|arXiv (Cornell University)|2006. 12. 13.

Plasma Diagnostics and Applications참고 문헌 18인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 초전도체에 의해 부분적으로 자기장으로부터 차폐된 전류가 흐르는 폐쇄된 도체선을 사용하여 추진제가 없는 추진 시스템을 제안한다. 이는 플라즈마나 추진제 없이도 추진력을 생성할 수 있게 하며, 저항 보정 또는 궤도 조작에 적합한 측정 가능한 힘을 생성한다. 작은 크기의 구성에서도 기능한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 플라즈마 환경에 의존하지 않는 추진제가 없는 추진 시스템을 개발하는 것.
• 전기역학적 터널 시스템의 한계를 보완하기 위해 터널을 폐쇄된 도체 루프로 대체하는 것.
• 부분적인 초전도체 차폐를 이용한 자기장 상호작용을 통한 추진력 생성 가능성 탐색.
• 작은 크기의 장치가 우주 응용 분야에 적합한 사용 가능한 추진력을 생성할 수 있음을 입증하는 것.

제안 방법

• 외부 자기장이 존재하는 조건에서 폐쇄된 도체선을 통해 전류가 흐른다.
• 초전도체가 도체선의 일부를 자기장으로부터 부분적으로 차폐함으로써 비대칭적인 자기장 노출을 유도한다.
• 차폐되지 않은 부분에 작용하는 레이저포스( Lorentz force )가 순수한 추진력을 생성한다.
• 플라즈마 없이 정적 자기장 내에서의 전자기 상호작용에 의존하여 시스템이 작동한다.
• 이론적 모델링을 통해 전류 밀도와 자기장 기울기 기반의 힘 생성 가능성을 확인한다.
• 긴 터널이나 플라즈마 접촉이 필요 없기 때문에 소형화 설계가 가능하다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 초전도체에 의해 부분적으로 자기장으로부터 차폐된 폐쇄된 전류 루프가 순수한 추진력을 생성할 수 있는가?
• RQ2 플라즈마 또는 외부 이온화된 매체가 없는 조건에서도 추진제가 없는 추진의 가능성에 영향을 미치는가?
• RQ3 자기장 내에서 소형의 차폐된 전류 루프가 어떤 정도의 추진력을 낼 수 있는가?
• RQ4 부분적인 자기장 차폐가 발생하는 힘의 방향과 크기에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 이 시스템은 저항 보정이나 궤도 이동과 같은 실용적 응용을 가능하게 하는가?

주요 결과

• 부분적으로 차폐된 전류 루프는 자기장 내에서 비대칭적인 레이저포스에 의해 순수한 추진력이 발생한다.
• 플라즈마나 추진제 없이도 전자기 상호작용에 의존하여 추진력이 생성된다.
• 자기장이 존재하는 저궤도 환경에서도 시스템이 기능한다.
• 작은 크기의 장치조차도 저항 보정에 적합한 측정 가능한 힘을 생성할 수 있다.
• 긴 전기역학적 터널의 전개 및 전개 위험을 피할 수 있다.
• 이 방법은 추진제 소비 없이 궤도 이동 및 궤도 유지에 기여할 수 있다.