Является ли это описание «дипольного привода» и того, как он будет работать физически правильным?

В комментариях в чате упоминалась недавняя запись в блоге Centauri Dreams под названием «Дипольный привод: новая концепция космического движения» .

В отличие от единственного положительно заряженного экрана, используемого в электрическом парусе, дипольный привод состоит из двух параллельных экранов, один из которых заряжен положительно, а другой отрицательно, что создает электрическое поле между ними без значительного внешнего поля .

Также ближе к концу:

Поскольку дипольный привод не взаимодействует с плазмой за пределами зоны между его экранами , проблема дебаевского экранирования его экранной системы от внешних зарядов не вызывает беспокойства.

Мой вопрос о том, что означает фраза «незначительное поле» (а также «не взаимодействует ... вне ...»). Каждый экран является эквипотенциалом, и значение интеграла от Е г л будет одинаковым независимо от того, интегрируете ли вы по короткой линии между пластинами или по длинному пути вокруг, где поле намного слабее, но расстояния настолько же больше .

Является ли это просто упущением, или это имеет какое-то реальное влияние на то, как это устройство будет работать при реалистичных размерах, плотности плазмы и разности потенциалов в обсуждаемых сценариях.

Обратите внимание, что добавление второй пары заземленных решеток за пределами пары «диполей», чтобы попытаться обеспечить E = 0 снаружи, просто добавляет дополнительные силы в дополнительные промежутки, которые могут снизить эффективность. Я не вижу здесь быстрого решения.

Вопрос: Является ли это описание «дипольного привода» и того, как он будет работать, физически правильным?

Новый «дипольный привод», как сообщается в Centauri Dreams.

Новый «дипольный привод», как сообщается в Centauri Dreams.

Спасибо @KimHolder за то, что отметили этот новый пост в Pod Bay !

Ответы (2)

Я думаю ты прав. Конечная пара заряженных экранов с нулевым суммарным зарядом не может создать бесконечную потенциальную яму; потенциал вдали от устройства должен вернуться к нулю, а это означает, что движущиеся частицы должны замедлиться до своих первоначальных скоростей, возвращая импульс, который они первоначально предоставили.

Кажется, Зубрин принял знакомое приближение — что поле вблизи заряженной плоской поверхности постоянно (и, следовательно, поля двух экранов уравновешиваются вне зазора между ними) — и забыл свое ключевое предположение: оно применимо только при малых расстояния (относительно размера экранов). Но частицы совсем недолго остаются так близко друг к другу. По мере удаления они начинают ощущать дипольное поле вокруг космического корабля. Хотя это поле слабое и быстро спадает, т.к. 1 р 3 , расстояние, которое проходит частица в этом поле, как вы указываете, гораздо больше.

(Хотел бы я ошибаться в этом. Это кажется такой умной идеей. Но я не могу найти изъяна в этом рассуждении. Может быть, кто-то другой найдет.)

Отредактировано для добавления: я думаю, что поучительно рассмотреть, что произошло бы, если бы экраны были на самом деле бесконечными. Предположим, что плотность плазмы, поступающей в зазор, одинакова, а источники питания также размещены с одинаковым расстоянием между экранами, так что подводимая мощность на единицу площади постоянна и плотность выбрасываемых частиц с двух сторон также постоянна. Это устройство будет работать! — потому что поле действительно было бы тождественно нулевым, кроме как в промежутке между экранами; уже не будет иметь значения, как далеко улетят частицы. Интересно, что плотность заряда на экранах увеличилась бы неограниченно; поскольку протоны выбрасываются с отрицательной стороны, а электроны — с положительной, источники энергии должны будут постоянно добавлять заряд к экранам, чтобы разница зарядов между полувселенными по обе стороны от промежутка оставалась постоянной (как и должно быть). чтобы напряжение на промежутке оставалось постоянным).

Но ясно, что на конечном устройстве заряд на экранах не может увеличиваться неограниченно; выброшенные частицы быстро удаляются достаточно далеко, чтобы их заряд больше не противодействовал заряду на экране, через который они прошли. Ошибка Зубрина состояла в том, что он перепутал анализ конечного сечения бесконечного устройства с анализом конечного устройства.

Разве вы не имеете в виду, что они должны замедляться до своей первоначальной скорости (то есть величины скорости), а не до скорости? Направление вектора скорости частицы может измениться при этом, не так ли? И если да, то не придает ли это импульс?
Здесь может быть полезна аналогия с гравитационным облетом: энергия космического корабля относительно планеты остается постоянной, но передача импульса все же происходит, потому что направление движения космического корабля меняется.
Ваша критика кажется справедливой в случае, когда протон проходит прямо, как показано на некоторых диаграммах. Но в случае отражения я не верю, что это так.

Хочу признать, что концепция зубринского дипольного привода не будет работать даже в условиях, когда у вас бесконечная поверхность электродов. Ситуация еще более сложная, чем ее описывает Скотт Берсон. Скотт забыл, что в процессе бесконечной зарядки конденсатора внешнее электрическое поле вакуума будет полностью компенсировать внутреннее электрическое поле, две части Вселенной будут изолированы этой бесконечной сеткой :-), между полувселенными будет происходить обмен только квантовыми (туннельными) токами/шумами. .

Кроме того, предполагаемые электроды состоят не из твердой проводящей поверхности, а представляют собой некую сетку с огромными межсеточными промежутками, электрическое поле и электродинамическое взаимодействие между движущимися заряженными частицами и нетвердыми сетчатыми электродами конечного размера намного сложнее. Суммарный энергетический баланс всегда будет нулевым, никакого движения как последовательности. Вы также должны обратить внимание на расчеты ожидаемого постоянного напряжения, постоянного тока и мощности, которые являются очень умозрительными и не имеют никакого отношения к реальной физике. Проводимость межзвездной плазмы очень мала, поэтому описанные в Дипольном приводе постоянные токи не являются реальными, на порядки выше, чем в реальной жизни. Следует упомянуть также о предполагаемом составе межзвездной плазмы электронов и положительно заряженных ионов, где отрицательно заряженные ионы?

Добро пожаловать на биржу космических стеков. Это был бы намного лучший ответ, если бы вы могли расширить его и более подробно объяснить различные моменты. Здесь приветствуются длинные ответы, уравнения и т. д.
Проблема с концепцией Зубрина в том, что он ошибочно использует известные уравнения электростатики в своей концепции.
1. Например Зубринг ожидает кинетический импульс от положительно заряженных ионов из-за большей массы положительной частицы, он неправильно применяет законы кинематики, связанные с ударом твердых тел, к случаю, когда заряженные частицы свободно летят через электрические сети в электрическом поле. Силы Лоренца (электростатические) зависят только от заряда частицы и не зависят от массы заряженной частицы. Резюме: к диполю не должно прикладываться импульса, когда он находится в нейтрально заряженной среде (плазме).
2. Вторая проблема Расчет постоянного тока совершенно неверен, даже если принять числа Зубрина, пересчитанные на плотность плазмы межзвездного вакуума, постоянный ток, вызванный постоянным напряжением, приложенным между двумя сетками, может быть вызван только заряженными частицами, которые воздействуют на проводящую поверхность сети, большинство частиц свободно проходят через обе сетки, поэтому они никак не могут быть учтены в расчетах постоянного тока, несмотря на некоторые электромагнитные помехи, поскольку последовательные переменные токи будут вызваны прохождением частиц, но это не имеет отношения к уравнениям, используемым Зубриным. .