Plasma Magnet Drive

플라즈마 자석 드라이브는 저질량 발생기를 사용하여 대규모 자기장을 생성한다. 이는 다양한 응용 분야에서 유용하며, 가장 주목할 만한 것은 플라즈마 자석 드라이브(PMD) 형태의 우주선 추진이다.

플라즈마 자석의 핵심 구조는 두 쌍의 대전된 회전 코일(안테나라고도 함)로 구성된다. 이들은 항성풍을 포획하는 회전 자기장을 생성하여 대규모 고리 전류를 만들고, 따라서 대규모 자기권을 형성한다. 항성풍과 같이 자기권에 가해지는 모든 추력은 전기 모터의 회전 결합과 유사하게 자기장을 통해 플라즈마 자석으로 전달된다.

플라즈마 자석이 생성하는 자기권의 크기는 항성풍 밀도에 반비례한다. 항성에서 멀어져 항성풍 밀도가 낮아질수록 자기권은 확장된다. 그 결과, 플라즈마 자석은 궤도를 도는 항성으로부터의 거리에 관계없이 일정한 추력을 경험한다.

플라즈마 자석의 주요 장점은 비교적 작은 장치를 사용하여 거대한 자기장을 형성할 수 있다는 것이다. 직경 10센티미터의 코일을 가진 작은 정보화 시대 플라즈마 자석도 직경 30킬로미터의 자기권을 생성할 수 있다. 현대의 플라즈마 자석은 고급 초전도체로 만들어진 더 큰 코일을 사용하고 핵융합 또는 전환 반응로로 구동되어 수천 킬로미터의 직경에 도달할 수 있다.

플라즈마 자석은 특히 추진 형태로 유용한 응용 분야가 다양하지만, 우주선 드라이브로 사용될 때 두 가지 주목할 만한 단점이 있다. 첫째, 단일 플라즈마 자석은 항성에서 멀어지는 방향으로만 추력을 낼 수 있다: 태양 돛이나 기존의 자기 돛처럼 항성풍을 각도로 편향시켜 다른 방향으로 추력을 낼 수 없다. 이는 외향 우주선을 가속하거나 들어오는 선박을 감속하는 데만 유용하다. 그러나 이것은 플라즈마 자석 배열을 사용하여 해결할 수 있으며, 이는 항성풍을 각도로 편향시킬 수 있다. 둘째, 항성풍만으로 구동되는 PMD는 항성풍의 속도*(항성과 항성에 대한 우주선의 위치에 따라 초당 수십에서 수천 킬로미터로 측정됨)를 크게 초과할 수 없다. 이 속도는 행성간 여행에는 적합하지만, 항성간 여행에는 덜 적합하다.

많은 우주선이 주요 또는 보조 드라이브 시스템으로 하나 이상의 PMD 배열을 사용한다. 이들은 종종 우주선이 부스트빔 추진을 받을 수 있도록 하는 데 쓰이며, 이는 독립적으로 작동하는 PMD의 방향 및 최대 속도 제한을 극복하는 방법이다. 특별히 긴급하지 않은 화물을 운송하는 우주선은 종종 추진을 위해 항성풍만 사용하여 부스트빔 발생기의 부담을 줄인다. 항성풍으로 추진되는 플라즈마 자석 드라이브는 이온 드라이브나 태양 돛보다 한 자릿수 이상 더 큰 추력 대 중량 비를 제공할 수 있다. 이는 반응 질량을 배출하는 핵융합 로켓보다 여전히 낮지만, PMD는 온보드 반응 질량을 필요로 하지 않는다는 장점이 있다(항성풍을 이 목적으로 사용하기 때문).

특정 행성에는 고속으로 회전하는 플라즈마 토러스가 있다. 이것의 예는 솔시스의 목성인데, 행성의 빠른 회전과 위성 이오의 화산 활동이 이를 만든다. 이러한 플라즈마 토러스는 PMD 장착 우주선에 유용하다. 우주선이 플라즈마 흐름의 반대 방향으로 토러스에 진입하면 감속된다(보통 행성 주위의 궤도에 진입하는 데 사용됨). 반대로, 우주선은 플라즈마 토러스를 타고 행성에서 멀어져 항성 방향 궤적으로 갈 수 있다.

플라즈마 자석의 추가 응용 분야는 다음과 같다:

소행성 방향 전환: 배열 기반 PMD를 소행성에 부착하여 특정 궤도로 방향을 전환할 수 있으며, 그곳에서 더 쉽게 채굴할 수 있다. 또한, 채굴 중인 소행성에 긴 테더를 부착하여 로토베이터를 형성할 수 있으며, PMD 장착 우주선이 이를 사용할 수 있다. 외향 궤적의 PMD 장착 우주선은 테더의 끝에 도킹하고, 소행성에서 채굴한 광석 화물을 픽업한 다음, 테더가 내향 궤적으로 돌려보낼 수 있다; 이것은 PMD의 방향 제한을 극복하는 대안적인 방법이다. 그러나 테더를 사용하면 우주선이 비교적 낮은 속도로 제한되어 과도한 응력을 피할 수 있다.

또한, 잠재적으로 거주 세계를 타격할 수 있는 궤적의 소행성은 PMD를 부착하여 방향을 전환할 수 있다. 이것은 연료 효율적이며 단일 플라즈마 자석으로 소행성의 회전에 관계없이 일정한 방향으로 추력을 제공한다.

방사선 차폐: 플라즈마 자석이 생성하는 자기권은 하전 입자 방사선을 막을 수 있다. 그러나 중성자나 전자기 방사선(예: 감마선)에는 효과적이지 않다. 장기 사용을 위해서는 플라즈마 자석 차폐를 다른 형태의 차폐로 보완하거나 모든 승객(또는 거주지의 경우 거주자)이 방사선 내성을 갖추어야 한다.

공기제동 및 착륙:

• 배열을 사용하면 항성풍에 대해 비스듬한 각도로 이동할 수 있으며, 따라서 범선이 바람에 비스듬한 각도로 항해하여 바람보다 빠르게 이동할 수 있는 것과 유사하게 다소 더 높은 속도를 달성할 수 있다.

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