Защита от набегающего потока в МП
JBIS VOLUME 76 2023 NO.8 AUGUST 2023 INTERSTELLAR ISSUE
Calculations of Particle Bombardment Due to Dust and Charged Particles in the ISM on the Project Starshot Gram-Scale Interstellar Probe
Kelvin F Long
Interstellar Research Centre, Stellar Engines Ltd
Аистракт
Проект «Прорывные инициативы» Starshot предлагает отправить на Альфу космический корабль массой один грамм с использованием лазерного привода.
Система Центавра в ходе 20-летней миссии, путешествующей со скоростью v ~ 0,2c. Одна из задач этой миссии как космический корабль движется через межзвездную среду в присутствии пыли и газа (в основном водорода). Пыль имеет типичный плотность вещества 2,57×10-27 г/см3 с типичной массой частиц 3×10-13 г, наиболее крупные частицы могут иметь массу 5×10-9 г. Эти частицы пыли оставят на космическом корабле ~1012-1016 МэВ с энергией поток энергии порядка ~0,3 Дж/см2.
Учитываем эрозию лобовой части КА за счет пыли, а также последствия нагрева.
Требования к защите от бомбардировки с точки зрения массы и толщины материала.
Текущий анализ показывает, что вероятные скорости эрозии составляют порядка ~10-11-10-8 г/с и что температура лобовой области для моделей, рассмотренных в этой статье будет ~135,2 К в зависимости от отношения лобовой площади к излучающей площади. Для:
- предполагаемого защитного материала с диапазоном атомных номеров 3-13 (от лития до алюминия),
- космических аппаратов с геометрией: радиус ~ 1 мм и длиной цилиндра ~ 5 мм,
- продолжительность миссии 21,5 года,
все это определяет толщину защиты ~ 1,4-3 мм.
Это также предполагает, что масса экрана находится в диапазоне ~0,01-0,05 г.
Эта величина зависит от выбора материала, размеров космического аппарата и выбранная геометрия. Она будет составлять примерно 1-5% от общей массы, если предположить, что масса космического корабля составляет 1 г. (разгоняемой лазером мощностью ~100 ГВт).
Мы также исследуем дополнительные эффекты заряженных частиц и оценим останавливающая способность и дальность проникновения для различных материалов. Наконец, мы кратко рассмотрим возможности использования входящего потока энергии как источник питания для оптической передающей лазерной системы связи в дальнем космосе.
Представленная работа подчеркивает тесную связь конструкции космического корабля проекта Starshot с геометрией аппарата и требований, возникающих в связи с бомбардировкой частиц межзвездной среды.
Оригинал: Principium, Issue 44, February 2024.
https://i4is.org/wp-content/uploads/2024/02/Principium44-2402201033-comp.pdf
Calculations of Particle Bombardment Due to Dust and Charged Particles in the ISM on the Project Starshot Gram-Scale Interstellar Probe
Kelvin F Long
Interstellar Research Centre, Stellar Engines Ltd
Аистракт
Проект «Прорывные инициативы» Starshot предлагает отправить на Альфу космический корабль массой один грамм с использованием лазерного привода.
Система Центавра в ходе 20-летней миссии, путешествующей со скоростью v ~ 0,2c. Одна из задач этой миссии как космический корабль движется через межзвездную среду в присутствии пыли и газа (в основном водорода). Пыль имеет типичный плотность вещества 2,57×10-27 г/см3 с типичной массой частиц 3×10-13 г, наиболее крупные частицы могут иметь массу 5×10-9 г. Эти частицы пыли оставят на космическом корабле ~1012-1016 МэВ с энергией поток энергии порядка ~0,3 Дж/см2.
Учитываем эрозию лобовой части КА за счет пыли, а также последствия нагрева.
Требования к защите от бомбардировки с точки зрения массы и толщины материала.
Текущий анализ показывает, что вероятные скорости эрозии составляют порядка ~10-11-10-8 г/с и что температура лобовой области для моделей, рассмотренных в этой статье будет ~135,2 К в зависимости от отношения лобовой площади к излучающей площади. Для:
- предполагаемого защитного материала с диапазоном атомных номеров 3-13 (от лития до алюминия),
- космических аппаратов с геометрией: радиус ~ 1 мм и длиной цилиндра ~ 5 мм,
- продолжительность миссии 21,5 года,
все это определяет толщину защиты ~ 1,4-3 мм.
Это также предполагает, что масса экрана находится в диапазоне ~0,01-0,05 г.
Эта величина зависит от выбора материала, размеров космического аппарата и выбранная геометрия. Она будет составлять примерно 1-5% от общей массы, если предположить, что масса космического корабля составляет 1 г. (разгоняемой лазером мощностью ~100 ГВт).
Мы также исследуем дополнительные эффекты заряженных частиц и оценим останавливающая способность и дальность проникновения для различных материалов. Наконец, мы кратко рассмотрим возможности использования входящего потока энергии как источник питания для оптической передающей лазерной системы связи в дальнем космосе.
Представленная работа подчеркивает тесную связь конструкции космического корабля проекта Starshot с геометрией аппарата и требований, возникающих в связи с бомбардировкой частиц межзвездной среды.
Оригинал: Principium, Issue 44, February 2024.
https://i4is.org/wp-content/uploads/2024/02/Principium44-2402201033-comp.pdf