Можно ли использовать электромагнит для поднятия апогея спутника, вращающегося вокруг Земли?

Предположим, у нас есть спутник, вращающийся вокруг Земли по эллиптической орбите, внутри которого находится электромагнит. Когда спутник переходит от апогея к перигею (т.е. теряет высоту), он включает электромагнит. Это притягивает магнитное поле Земли, ускоряя спутник вниз. Затем, как только он проходит перигей и снова начинает набор высоты, он выключает электромагнит. Можно ли этим воспользоваться для поднятия апогея спутника?

Если да, то можно ли использовать эту идею для последующего кругового движения орбиты?

Разве не был какой-то эксперимент с шаттлом, когда они выпустили большую металлическую сферу из отсека полезной нагрузки и выпустили ее на сверхдлинном тросе. Думаю, идея заключалась в том, чтобы вырабатывать электроэнергию за счет скорости и наоборот. Насколько я помню, он дважды выходил из строя из-за троса, и его утилизировали. Не уверен, что это тот же принцип или даже применимо, но может представлять интерес.
@ReubenFarley-Hall: я думаю, вы имеете в виду миссии TSS-1 и TSS-1R .
Даже если бы вы могли каким-то образом создать достаточную силу, разве электромагнит не стал бы горячим, если бы он работал в течение длительного времени? А поскольку единственный практичный способ рассеивания тепла — это излучение (которое медленно и требует большого радиатора), не будет ли он подвергаться риску перегрева?
Этот метод, как описано, позволит добиться изменения положения, и это именно то, что делается с магнитным крутящим моментом, который используется на многих спутниках в качестве грубого привода, см. ответ user_1818839, +1 там. Для изменения орбиты см. ответ DrMcCleod, +1 там же.

Ответы (4)

Возможно, вы захотите взглянуть на электромагнитные привязи . Космический корабль, движущийся через магнитное поле (например, земное), может развернуть длинный тянущийся провод и пропустить через него ток. Это обеспечит электродвижущую силу провода (и корабля), которую можно использовать для повышения или понижения орбиты. Это не совсем то же самое, что и ваша идея, но это практическая связанная система.

Можете ли вы уточнить, почему это не то же самое, что я предложил? Насколько я понимаю, провод работает в режиме «движения» за счет магнитного поля тока в проводе, взаимодействующего с полем Земли (что и делает электромагнит). Возможно, вы могли бы рассказать о работе электромагнитного троса?
@DrakeP, это отличный вопрос. Ваш вопрос начинается со слов "у нас есть спутник... внутри которого находится электромагнит". Трос намного длиннее, чем мог бы быть спутник, и представляет собой волнистый, гибкий и тонкий проводник, а не жесткую структуру спутника. Это может быть единственной разницей, но, по крайней мере, с практической точки зрения, хотя это довольно похоже, это определенно не «то же самое, что» то, что вы предложили.
@DrakeP Кстати, я думаю: «Можно ли использовать электромагнитные тросы для подъема и / или округления низких околоземных орбит? Могут ли они также выполнять стандартные орбитальные маневры?» был бы фантастический новый, дополнительный вопрос!

Сила, действующая на электромагнит, определяется произведением его магнитного момента на градиент магнитного поля Земли . Большой электромагнит может иметь магнитный момент порядка 10 + 6 А м п ⋅ м е т е р 2 . Поле Земли имеет порядок 10 − 4 Т е с л а и при радиусе орбиты скажем 10 + 7 м е т е р с , градиент поля будет примерно таким 10 − 4 / 10 + 7 "=" 10 − 11 Т е с л а / м . Произведение этих двух величин имеет порядок 10 − 5 Н е ж т о н с . Так что трудно получить достаточно силы, чтобы быть полезным.

1e-5 N все еще стоит рассмотреть, потому что он ничего не тратит.
@fraxinus, нет. 1) Естественные силы на спутнике будут намного превышать магнитные силы. (солнечное давление - 1 пример). 2) Дополнительная масса, сложность и требования к мощности электромагнита снизят производительность/срок службы спутника. Помните: массовый запуск стоит дорого. Массу и мощность лучше потратить в другом месте. Хорошая идея, однако.
Поле вне катушки почти полностью нейтрализует эффект, так что реальная сила еще меньше.
Сила @jpa представляет собой вектор магнитного момента, разделенный точками вектора градиента поля. Магнитный момент определяется произведением тока на площадь, которую он охватывает. Неважно, где и как замыкаются линии потока.
@RogerWood Ах, хм, кажется, я сначала неправильно понял ваш расчет.
Когда прописаны единицы СИ, они пишутся строчными буквами – это должны быть ампер, тесла, ньютон.
@Наюки, спасибо. Я не знал об этом.
Каким может быть магнитный момент электромагнитного троса, подобного описанному доктором МакКлеодом?
@Drake P Космические привязи работают по другому принципу и работают даже при отсутствии градиента поля. Ток циркулирует по тросу и возвращается за счет ионной проводимости через вакуум. На трос действует сила Лоренца. Сила троса передается на космический корабль. На ионы действуют дополнительные силы, которые отклоняют их, но эти силы не передаются космическому аппарату.

Электромагниты, притягивающие магнитное поле Земли, используются для (гораздо меньшей энергии) задачи ориентации спутников, направления их в правильном направлении. Это называется магнитотрон .

Как предполагает другой ответ, таким образом будет нелегко получить существенную дельта-V.

Простейшая идея включения и выключения небольшого электромагнита не работает. Электромагнит имеет поле как внутри, так и вне катушки:

(Источник изображения: П. Сумант Найк/Википедия )

Поле снаружи катушки имеет тот же поток , что и поле внутри, просто оно разделено на большую площадь. Это верно для всех типов магнитов, кроме гипотетических магнитных монополей .

У магнитов одинакового размера, расположенных близко друг к другу, внешние поля достаточно широки и слабы, поэтому их сравнительный эффект невелик:

(Источник изображения: Geek3/Википедия )

Поскольку магнитное поле Земли настолько велико, оно практически однородно вблизи небольшого электромагнита. Следовательно, внешнее поле почти полностью нейтрализует любую линейную силу, создаваемую внутренним полем. Это может показаться немного удивительным, но в целом применимо: однородные магнитные поля не создают линейных сил . Остается только магнитный момент, вызванный дипольным моментом.

В электромагнитных тросах линейная сила создается электростатическими силами, а необходимое напряжение создается магнитным полем.

Можно ли использовать электромагнит для поднятия апогея спутника, вращающегося вокруг Земли?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v