[논문 리뷰] Wireless Transfer of Electricity in Outer Space

Alexander Bolonkin|ArXiv.org|2007. 01. 04.

Electromagnetic Launch and Propulsion Technology참고 문헌 3인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 전류에 의해 유지되는 플라즈마 기반 '전력 코드'를 사용하여 외층에서 무선 전력 전송을 위한 새로운 방법을 제안한다. 이 방법은 안정적이고 압축된 플라즈마 케이블을 형성함으로써 수백만 킬로미터에 걸쳐 수백 킬로와트의 전력을 매우 낮은 질량(수백 그램)으로 효율적으로 전송할 수 있다. 이는 공간 정거장 전력 공급, 행성 간 에너지 전송, 전자기력에 의한 추진과 같은 응용 분야를 지원한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 진공 상태의 외층에서 플라즈마 기반 도체를 사용하여 무선 전기 전송의 가능성을 탐색한다.
• 물리적 터널이나 상당한 질량 부담 없이 장거리 에너지 전송 문제를 해결한다.
• 전류가 플라즈마 내에서 안정적이고 자가 유지되는 케이블 형태의 구조를 형성할 수 있음을 입증한다.
• 플라즈마 케이블이 행성 간 에너지 전송 및 우주선 추진에 어떻게 활용될 수 있는지 평가한다.
• 지구 기반 에너지 분배 및 태양계 깊은 곳의 임무 지원과 같은 거시적 응용을 제안한다.

제안 방법

• 고전류가 플라즈마 필라멘트를 통과할 때 발생하는 자기압력이 플라즈마를 압축하고 안정화시켜 밀도 높은 케이블 형태로 만든다.
• 열 손실 및 충돌 손실이 최소화되는 진공 환경에서 플라즈마 케이블을 유지함으로써 장거리 전송이 가능하다.
• 플라즈마 케이블의 안정성은 전류에 의해 발생하는 자기압력과 플라즈마 압력 간의 균형에 의해 결정되며, 이는 유체역학적 원리를 기반으로 모델링된다.
• 행성 또는 행성 간 거리로 케이블을 연장하기 위해 자연적인 이온층 또는 간성 간 플라즈마를 잠재적 매질로 활용한다.
• 플라즈마 케이블의 전자기 상호작용을 통해 우주선을 가속하거나 감속시켜 추진력을 얻는 데 레이저 힘을 활용한다.
• 외부 구속을 최소화하고, 자가 일관된 전류에 의해 유도되는 자기압축을 통해 구조적 안정성을 유지한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자신의 전류에서 발생하는 자기압력만으로 외층의 진공 상태에서 플라즈마 필라멘트를 안정화시킬 수 있는가?
• RQ2 최소한의 질량으로 플라즈마 케이블을 사용해 무선 전력 전송이 가능한 최대 거리는 얼마인가?
• RQ3 플라즈마 케이블은 어떻게 동시에 에너지 전송과 우주선 추진을 가능하게 하는가?
• RQ4 이러한 시스템은 우주 탐사 및 인프라 분야에서 실용적인 거시적 응용이 가능한가?
• RQ5 지구의 이온층이나 간성 간 플라즈마가 대규모 에너지 전송을 위한 도전성 매질로 활용될 수 있는가?

주요 결과

• 전류에 의해 유지되는 플라즈마 케이블은 1억 킬로미터 이상의 거리에서 안정성을 유지할 수 있으며, 장거리 에너지 전송이 가능하다.
• 플라즈마 케이블에 필요한 질량은 오직 수백 그램에 불과하여 행성 간 응용 분야에서 매우 질량 효율적이다.
• 이 시스템은 태양이 반대편에 있을 때 지구에서 화성으로까지 수백 킬로와트의 전력을 전송할 수 있다.
• 플라즈마 케이블을 통해 전자기력에 의해 우주선을 가속하거나 브레이킹할 수 있으며, 추진제 없이 추진이 가능하다.
• 지구의 이온층을 도전성 매질로 사용해 대륙 간 에너지 전송이 가능하며, 이는 글로벌 규모의 에너지 분배 네트워크를 시사한다.
• 플라즈마 링 구조는 우주선 조작을 위한 대규모 마그세일로 功能할 수 있으며, 추진과 전력 전송의 이중 기능을 입증한다.