¿Es esta descripción de la "unidad dipolo" y cómo funcionaría físicamente correcta?

Los comentarios en el chat han señalado la publicación reciente en el blog Centauri Dreams titulada The Dipole Drive: A New Concept for Space Propulsion .

A diferencia de la pantalla única cargada positivamente empleada por la vela eléctrica, la transmisión dipolo se construye a partir de dos pantallas paralelas, una cargada positivamente y la otra negativa, creando un campo eléctrico entre ellas sin un campo significativo en el exterior .

También cerca del final:

Debido a que la unidad de dipolo no interactúa con el plasma fuera de la zona entre sus pantallas , el problema del blindaje Debye de su sistema de pantalla frente a cargas externas no es motivo de preocupación.

Mi pregunta es sobre qué significa la frase "sin campo significativo" (así como "no interactúa... fuera de..."). Cada pantalla es una equipotencial, y el valor de la integral de mi d yo va a ser lo mismo si se integra a lo largo de una línea corta entre las placas, o a lo largo, donde el campo es mucho más débil pero las distancias son mucho más largas .

¿Es esto solo un descuido, o tiene un impacto real en el rendimiento real de este dispositivo para un tamaño, densidad de plasma y diferencia de potencial realistas en los escenarios discutidos?

Tenga en cuenta que agregar un segundo par de rejillas conectadas a tierra fuera del par "dipolo" para tratar de hacer cumplir E = 0 afuera solo agrega fuerzas adicionales en los espacios adicionales que podrían tender a cancelar la efectividad. No veo una solución rápida aquí.

Pregunta: ¿Es esta descripción del "accionamiento dipolo" y cómo funcionaría físicamente correcta?

El nuevo "impulsor dipolo" como se informa en Centauri Dreams

El nuevo "impulsor dipolo" como se informa en Centauri Dreams

¡Gracias a @KimHolder por tomar nota de esta nueva entrada de blog en Pod Bay !

Respuestas (2)

Creo que tienes razón. Un par finito de pantallas cargadas, con carga neta cero, no puede crear un pozo de potencial infinito; el potencial lejos del dispositivo debe volver a cero, lo que significa que las partículas impulsadas deben desacelerar a sus velocidades originales, recuperando el impulso que inicialmente proporcionaron.

Parece que Zubrin ha tomado una aproximación familiar, que el campo cerca de una superficie plana cargada es constante (y, por lo tanto, los campos de las dos pantallas se cancelan, fuera del espacio entre ellos), y olvidó su suposición clave: se aplica solo a pequeñas distancias (relativa al tamaño de las pantallas). Pero las partículas no permanecen tan cerca por mucho tiempo. A medida que se alejan, comienzan a sentir el campo dipolar alrededor de la nave espacial. Aunque este campo es débil y se cae rápidamente, como 1 r 3 , la distancia que recorre la partícula en este campo, como usted señala, es mucho mayor.

(Me encantaría estar equivocado acerca de esto. Parece una idea tan inteligente. Pero no puedo encontrar una falla en este razonamiento. Tal vez alguien más pueda).

Editado para agregar: creo que es instructivo considerar qué sucedería si las pantallas fueran realmente infinitas. Suponga que la densidad del plasma que ingresa al espacio es uniforme y que las fuentes de energía también se colocan con un espacio uniforme entre las pantallas, de modo que la energía de entrada por unidad de área sea constante y la densidad de partículas expulsadas en los dos lados también es constante. ¡Este dispositivo funcionaría! — porque el campo realmente sería idénticamente cero excepto en el espacio entre las pantallas; ya no importaría cuán lejos llegaran las partículas. Curiosamente, la densidad de carga en las pantallas aumentaría sin límites .; Como los protones fueron expulsados ​​por el lado negativo y los electrones por el lado positivo, las fuentes de energía tendrían que agregar continuamente carga a las pantallas para que la diferencia de carga entre los semiuniversos a cada lado de la brecha permaneciera constante (como debe ser). para que el voltaje a través del espacio se mantenga constante).

Pero claramente, en un dispositivo finito, la carga en las pantallas no puede aumentar sin límite; las partículas expulsadas se alejan rápidamente lo suficiente como para que su carga ya no contrarreste la de la pantalla por la que pasaron. El error de Zubrin fue confundir el análisis de una sección finita de un dispositivo infinito con el de un dispositivo finito.

¿No quiere decir que deben desacelerar a sus velocidades originales (es decir, la magnitud de la velocidad), no a la velocidad? La dirección del vector de velocidad de la partícula puede cambiar en el proceso, ¿no? Y si es así, ¿no le da esto impulso?
Una analogía con un sobrevuelo gravitacional puede ser útil aquí: la energía de la nave espacial en relación con el planeta permanece constante, pero aún ocurre una transferencia de impulso porque la dirección del viaje de la nave espacial cambia.
Su crítica parece ser válida en el caso de que el protón viaje directamente, como se muestra en algunos de los diagramas. Pero en el caso de la reflexión, no creo que lo sea.

Quiero admitir que el concepto Dipole Drive de Zubrin no funcionará incluso en condiciones si tiene una superficie de electrodos infinita. Situación aún más complicada de lo que describe ScottBurson. Scott olvidó que durante el proceso de carga de capacitores infinitos, el campo eléctrico de vacío externo compensará completamente el campo eléctrico interno, dos partes del Universo serán aisladas por esta rejilla infinita :-), solo las corrientes / ruido cuántico (túnel) se intercambiarán entre medio universos .

Además, los electrodos supuestos no están compuestos por una superficie conductora sólida, es algún tipo de rejilla, que tiene enormes espacios entre rejillas, el campo eléctrico y la interacción electrodinámica entre partículas cargadas en movimiento y electrodos de rejilla no sólidos de tamaño finito es mucho más complicado. El balance de energía resumido será siempre cero, sin movimiento como secuencia. También debe prestar atención a los cálculos esperados de voltaje CC, corriente CC y potencia, que son muy especulativos y no tienen ninguna conexión con la física real. La conductividad del plasma interestelar es muy pequeña, por lo que se describe en Dipole Drive. Las corrientes de CC no son reales, órdenes superiores a las de la vida real. Debería mencionar también la supuesta composición interestelar de plasma de electrones e iones cargados positivamente, ¿dónde están los iones cargados negativamente?

Bienvenido al intercambio de pilas espaciales. Esta sería una respuesta mucho mejor si pudiera expandirla y explicar sus diversos puntos con más detalle. Aquí se recomiendan respuestas largas, ecuaciones, etc.
El problema con el concepto de Zubrin, que utilizó erróneamente ecuaciones electrostáticas bien conocidas para su concepto.
1. Por ejemplo, Zubring espera un momento cinético de los iones cargados positivamente debido a una mayor masa de partículas positivas, aplica incorrectamente las leyes cinemáticas relacionadas con el impacto de cuerpos rígidos al caso cuando las partículas cargadas vuelan libremente a través de redes eléctricas en un campo eléctrico. Las fuerzas de Lorenz (electrostáticas) dependen solo de la carga de la partícula y no dependen de la masa de la partícula cargada. En resumen, no debe aplicarse ningún impulso en el dipolo cuando se encuentra en un medio con carga neutra (plasma).
2. El cálculo de la corriente CC del segundo problema es totalmente incorrecto, incluso si aceptamos los números de Zubrin relacionados con la densidad del plasma del vacío interestelar, la corriente CC causada por el voltaje CC aplicado entre dos rejillas solo puede ser causada por partículas cargadas que impactan en la superficie conductora de la rejilla, la mayoría de las partículas pasan libremente por ambas rejillas, por lo que no se pueden contabilizar en los cálculos de corriente CC de ninguna manera, a pesar de algunas perturbaciones electromagnéticas, ya que la secuencia de corrientes CA será causada por el paso de partículas, pero no tiene conexión con las ecuaciones que usa Zubrin .