Beamed Energy Propulsion

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빔 에너지 또는 질량 입자 스트림을 사용한 우주선 추진

starwisp
이미지 제공: Steve Bowers
스타위습급 항성간 탐사선은 Robert Forward의 개념을 바탕으로 마이크로파 레이저 빔으로 추진되는 경량 메쉬이다

화학 반응이나 반물질에서 에너지를 얻는 반동 추진 로켓의 가장 큰 단점은 자체 연료와 추진제를 탑재해야 한다는 점이다. 이를 피하기 위해 다양한 종류의 수동 추진이 개발되었다. 기본적인 태양(항성) 돛은 추진을 위해 현지 항성의 광압을 사용하며, 더 발전된 레이저 구동 개념은 추진을 위해 강력한 고정식 레이저나 메이저를 사용한다. 레이저 추진 우주선은 단순한 돛일 수도 있고, 레이저 빔을 사용하여 추진제를 가열하고 배출하여 추력을 제공할 수도 있다. 마그세일과 같은 다른 개념은 자기적으로 구속된 입자 구름을 돛 표면으로 사용한다.
Beamrider 2
이미지 제공: Steve Bowers
입자 빔, 또는 빔라이더 개념
현대의 레이저 구동 우주선은 대형 또는 메가스케일 레이저나 마이크로파 송신기를 사용하여 우주선을 고속으로 추진한다. 이러한 우주선은 수천만 또는 수백만 킬로미터 면적에 달할 수 있는 거대한 돛을 사용한다. 그러나 광자는 우주선에 매우 적은 양의 운동량만 전달할 수 있기 때문에, 훨씬 더 많은 운동량을 전달할 수 있는 입자 빔이 종종 사용된다.

입자 빔 개념은 흔히 빔라이더로 알려져 있으며, 질량을 가진 입자의 시준된 빔을 사용하여 우주선에 운동량을 전달한다. 이것은 오래 전 심층 협약(Deeper Covenant)에 의해 확립된 성간 빔라이더 네트워크의 기초이다.

입자 빔 운동량 전달 시스템에서 사용되는 질량을 가진 입자는 목표물을 향해 질량 가속기로 추진되는 자성 입자나 장거리에 걸쳐 레이저로 추진되는 소형 금속 광범(light sail)과 같이 비교적 단순할 수 있다. 그러나 전달되는 추력을 최대화하기 위해 입자에 자체 초보적인 조향 시스템을 부여할 수 있으며, 이는 자동화 시스템에 의해 제어되어 가속될 선박을 향해 유도된다. 이러한 소위 스마트 입자는 입자 빔 추진 시스템의 효율을 상당히 개선할 수 있다.

Cycler and Beamstation
이미지 제공: Steve Bowers
G. David Nordley, 스마트 입자 빔으로 추진되는 성간 사이클러(Cycler) 선박 (후방의 초전도 루프가 만든 자기 돛으로 수집됨)
부스트빔으로 알려진 빔 전력 투사기는 일반적으로 에너지가 저렴한 항성 근처에 위치하거나, 때로는 가스 행성 또는 갈색 왜성의 자기장에서 전력을 추출한다. 빔 전력 추진에 필요한 에너지는 상당할 수 있지만, 그러한 위치에서 사용 가능한 에너지는 일반적으로 충분히 넉넉하다. 어떤 경우에는 전체 다이슨 전력 스웜이 수집한 에너지를 지역 근처의 빔 전력 선박 추진에 전념한다.
Boostbeam
이미지 제공: Steve Bowers
태양 에너지 수집 어레이로 구동되는 부스트빔. 부스트빔은 태양 에너지나 행성 자기장과 같은 지역 전력원을 사용하여 운동량을 전달하는 추진 빔을 생성한다.
현대 시대의 많은 변환 추진(Conversion Drive) 선박(및 기타 반응 구동 우주선)은 재구성 가능한 자기 구동 돛(Magnetic Drive Sail)을 사용하여 가속 및 감속하는데, 이는 가능한 곳에서 부스트빔에 의존하는 시스템이다.

일부 종류의 연료 없는 열 로켓(Thermal Rocket)전기 추진(Electric Drive) 로켓은 빔 전력을 사용하여 추진 시스템에 에너지를 공급한다. 태양 구동 열 또는 전기 로켓이 작동하기에 충분한 태양 에너지가 없는 곳에서는 레이저나 메이저가 대신 사용될 수 있다.
beamrider station
이미지 제공: Steve Bowers
가스 행성 주위를 공전하는 빔라이더 부스트빔. 이 예시는 행성의 자기장에서 에너지를 추출하여 스마트 입자 빔을 구동한다.

관련 문서
관련 주제
개발 노트
글: M. Alan Kazlev, Mauk Mcamuk, Chris ShaefferSteve Bowers
최초 게시일: 2001년 10월 8일.

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