[论文解读] 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 5

一句话总结

本文提出了一种在太空中利用等离子体基‘电源线’进行无线电力传输的新方法，该等离子体线由电流维持，形成稳定且紧凑的等离子体电缆。该方法可在数百亿公里的距离上高效传输数百千瓦的电力，仅需数百克的质量，适用于空间站供电、行星际能量传输以及电磁力推进等应用。

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.

研究动机与目标

• 探索仅使用等离子体导体在太空中真空环境下实现无线电力传输的可行性。
• 解决在无物理缆线或显著质量负担的情况下实现长距离能量传输的挑战。
• 证明等离子体中的电流可形成在太空中稳定且自维持的电缆结构。
• 评估等离子体电缆在行星际能量传输和航天器推进中的潜力。
• 提出宏观尺度应用，如基于地球的能源分配和深空任务支持。

提出的方法

• 该方法依赖于高电流通过等离子体柱，其产生的磁压将等离子体压缩并稳定为紧凑的电缆状结构。
• 等离子体电缆在真空中维持，热损失和碰撞损失最小化，从而实现远距离传输。
• 等离子体电缆的稳定性由电流产生的磁压与等离子体压之间的平衡决定，其行为基于磁流体动力学原理建模。
• 系统利用天然电离层或行星际等离子体作为潜在介质，以实现行星或行星际距离上的电缆延伸。
• 该方法利用洛伦兹力，通过等离子体电缆与航天器的电磁相互作用，实现航天器的加速或减速，从而实现无推进剂推进。
• 设计假设外部约束最小，依赖自洽的电流驱动磁压缩来维持结构完整性。

实验结果

研究问题

• RQ1 仅依靠自身电流产生的磁压，能否在太空中真空环境中稳定等离子体柱？
• RQ2 在质量极低的前提下，使用等离子体电缆进行无线电力传输的最大距离是多少？
• RQ3 等离子体电缆如何同时实现能量传输与航天器推进？
• RQ4 此类系统在空间探索与基础设施中的实际宏观应用有哪些？
• RQ5 地球电离层或行星际等离子体能否作为大规模能量传输的导电介质？

主要发现

• 由电流维持的等离子体电缆可在超过1亿公里的距离上保持稳定，实现远距离能量传输。
• 等离子体电缆所需质量仅为数百克，使其在行星际应用中具有极高的质量效率。
• 该系统可在行星际距离上传输数百千瓦的电力，例如当地球与火星处于太阳相对位置时。
• 等离子体电缆可通过电磁力实现航天器的加速或制动，从而实现无推进剂推进。
• 该方法可利用地球电离层作为导电介质实现大陆间的能量传输，表明其具备构建全球规模能源分配网络的潜力。
• 等离子体环形结构可作为大型磁帆（MagSail）用于航天器机动，展示了其在推进与能量传输方面的双重用途。