¿Podría usarse la interacción del viento solar del Sol y los iones de plasma atrapados para impulsar un cohete a través del espacio interplanetario?

Recientemente he tenido un interés renovado en los cometas y en cómo se forman las colas de los cometas. Al estudiar este proceso, se me ocurrió la idea de que tal vez se puedan crear iones de plasma dentro de un cilindro largo y hueco (digamos de 50 pies de largo con un diámetro de 3 pies), abierto en un extremo y cerrado en el otro, y cuando estos iones de plasma interactúan con el viento solar del Sol, este cilindro/cohete se alejará del Sol a gran velocidad. Idealmente, este cohete se lanzaría lo más cerca posible del Sol para obtener el máximo efecto del viento solar.

El principio de funcionamiento de este cohete es que el extremo abierto del cohete apuntará directamente al Sol para que el viento solar inunde continuamente el interior del cohete. En el extremo cerrado del cohete, se inyectarán varios galones de agua, o hielo de agua, en el interior del cohete, y el viento solar transformará rápidamente esta agua en iones de hidrógeno y oxígeno. El viento solar recogerá estos iones y los empujará contra el extremo cerrado del cohete. Creo que estos iones atrapados que se empujan entre sí crearán una fuerte presión dinámica interna y esta presión empujará continuamente contra el viento solar que fluye hacia el cohete. Esta interacción puede crear un 'choque de arco' en algún lugar dentro del interior del cohete. Este arco de choque debería mantener los iones atrapados dentro del cohete.

Además, si este cohete se enviara a otra estrella, el viento solar de esa estrella se puede usar para desacelerar el cohete. Sus retrocohetes simplemente rotarán el cohete 180 grados antes de que ingrese a ese sistema solar.

Respuestas (1)

La densidad del viento solar es demasiado baja para que esto sea efectivo. Alrededor de la Tierra, la densidad es de 3-7 átomos/cm 3 . El agua tiene del orden de 10 20 átomos/cm 3 , por lo que tomaría del orden de 10 20 segundos dividir toda el agua.

Estoy pensando que este tipo de cohete sería mejor lanzado desde aproximadamente la misma distancia que Mercurio está del Sol, ya que la densidad del viento solar será mayor allí. Además, en lugar de usar agua/hielo de agua, creo que como fuente alternativa de combustible, se podrían inyectar iones de oxígeno directamente en el interior del cohete desde algún tipo de cilindro presurizado. Los iones de oxígeno deben ser recogidos inmediatamente por el viento solar que fluye hacia el cohete y arrojados contra el extremo cerrado del cohete, proporcionando la presión dinámica para impulsar el cohete lejos del Sol.
La distancia de Mercurio al Sol es de ~0,5 AU, por lo que el flujo solar allí es solo 4 veces mayor que en la órbita de la Tierra. 20 átomos en lugar de 5. Todavía demasiado poco para obtener un empuje notable
Cuando un ion solar recoge un ion de oxígeno, su velocidad cae inmediatamente: la energía cinética permanece igual pero ahora se distribuye sobre un objeto mucho más grande. La cantidad de empuje que puede obtener de esta configuración no es mayor que la que obtendría simplemente dejando que los iones solares colisionen con su nave espacial.
Dado que los iones de oxígeno son partículas con carga negativa y se repelen entre sí, cuando las partículas cargadas con el viento solar entran en el cohete y chocan contra ellas, estos iones de oxígeno deberían rebotar entre sí como bolas de billar en una mesa de billar. Estos iones de oxígeno deberían transferir la energía cinética que recibieron de las partículas del viento solar al extremo cerrado del cohete y esto debería impulsar al cohete lejos del Sol, ¿sí?
Hagan lo que hagan, no importa. Hay muy pocos de ellos (en 20 órdenes de magnitud) para que tengan algún efecto.