전기 다이내믹 테더

EDT(Electrodynamic Tether)는 테더 위성에서 전개된 것과 같은 긴 전도선이며, 발전기, 운동 에너지를 전기에너지로 변환하거나 모터로 전기 에너지를 운동에너지로 ^[1]변환하여 전자파 원리로 작동할 수 있습니다.전위는 행성의 자기장을 통과하는 운동에 의해 전도성 테더에 걸쳐 발생합니다.

많은 임무가 우주에서 전기 다이내믹 테더를 시연했는데, 특히 TSS-1, TSS-1R 및 플라즈마 모터 제너레이터(PMG) 실험입니다.

테더 추진

테더 추진 시스템의 일부로서, 공예품들은 길고 강한 도체를 우주선의 궤도를 바꾸기 위해 사용할 수 있다.그것은 우주 여행을 상당히 ^{[citation needed]}저렴하게 만들 수 있는 잠재력을 가지고 있다.테더에 직류가 인가되면 자기장에 로렌츠 힘을 가하고 테더는 차량에 힘을 가합니다.그것은 궤도를 도는 우주선을 가속하거나 제동하는 데 사용될 수 있다.

2012년, Star Technology and Research사는 궤도 잔해 ^[2]제거를 위한 테더 추진 시스템을 인증하는 190만 달러의 계약을 따냈습니다.

ED 테더에 사용

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수년간 산업, 정부 및 과학 탐사에서 잠재적인 사용을 위해 전기 동적 테더에 대한 수많은 응용 프로그램이 확인되었습니다.아래 표는 지금까지 제안된 몇 가지 응용 프로그램을 요약한 것입니다.이러한 애플리케이션 중 일부는 일반적인 개념이고 다른 일부는 잘 정의된 시스템입니다.이러한 개념의 대부분은 다른 영역과 중복되지만, 이 표의 목적에 가장 적합한 제목 아래에 배치되어 있을 뿐입니다.표에 언급된 모든 응용 프로그램은 테더 ^[1]핸드북에 자세히 설명되어 있습니다.테더가 가지고 있는 세 가지 기본 개념은 중력 구배, 운동량 교환, 그리고 전기 역학입니다.잠재적인 테더 애플리케이션은 다음과 같습니다.

전기 역학
전기 동적인 발전	전동식 스러스트 생성
ULF/ELF/VLF 통신 안테나	방사선 벨트 복구
우주 정거장
미소 중력 실험실	우주정거장으로부터의 우주왕복선 디오빗
테더형 우주 이동체(STV) 발사	가변/저중력 실험실
자세 안정화 및 제어	ISS 재부팅
교통.
일반화된 운동량 스캐닝 사용 단계	궤도 수정을 위한 내부력
궤도선의 위성 부스트	테더 어시스트 트랜스포트 시스템(TATS)
붕괴된 위성의 테더 재부스트	궤도선의 상부 스테이지 부스트

ISS 재부팅

EDT는 ISS 궤도를 유지하고 화학 추진제 재가동 비용을 절감하기 위해 제안되었다.^[3] 그것은 미세 중력 ^[3]조건의 질과 지속 시간을 향상시킬 수 있다.

전기 다이내믹 테더 기초

전기 다이내믹 테더에 사용되는 금속 도체의 선택은 다양한 요인에 의해 결정됩니다.주요 요인으로는 일반적으로 높은 전기 전도율과 낮은 밀도가 포함됩니다.애플리케이션에 따라 비용, 강도 및 용해점이 2차 요인입니다.

기전력(EMF)은 자기장에 대해 이동할 때 테더 소자에 걸쳐 발생한다.힘은 패러데이의 유도 법칙에 의해 주어집니다.

${\displaystyle V_{\mathrm {emf}}=\int _{0}^{L}\left({\vec {v}}_{\mathrm {orb}}}\times {vec {B}}\right}d{\vec {L}}}}}.}$

일반성을 잃지 않고 테더 시스템이 지구 궤도에 있다고 가정하고 지구 자기장을 기준으로 이동합니다.마찬가지로 전류가 테더 소자에 흐른다면 로렌츠 힘 방정식에 따라 힘이 생성될 수 있다.

$({displaystyle {F}}=\int _{0}^{L}I(L),d{\vec {L}}\times {B}).}$

자체 전원 모드(디오비트 모드)에서 이 EMF는 테더 시스템에서 테더 및 기타 전기 부하(예: 저항, 배터리)를 통해 전류를 구동하거나, 방출단에서 전자를 방출하거나, 반대로 전자를 수집하기 위해 사용할 수 있습니다.부스트 모드에서는 온보드 전원장치는 이 운동 EMF를 극복하고 전류를 반대 방향으로 구동해야 합니다.그 결과 아래 그림과 같이 반대 방향으로 힘이 발생하여 시스템을 부스트해야 합니다.

예를 들어,^{[4][5][6][7][8]} 위 그림과 같이 NASA Propositional Small Expendable Deployer System(ProSED) 미션을 예로 들 수 있습니다.고도 300km에서 지구 자기장은 남북 방향으로 약 0.18–0.32 가우스이며, 최대 40° 기울기이며, 국부 플라즈마에 대한 궤도 속도는 약 7500m/s이다.따라서 5km 길이의 테더를 따라 V 범위가_emf 35~250V/km입니다.이 EMF는 전자가 수집 및/또는 격퇴되는 위치를 제어하는 베어 테더 전체의 전위차를 지시합니다.여기에서 ProSED 디부스트 테더 시스템은 베어 테더의 양쪽으로 치우친 고공 구간으로 전자 수집이 가능하도록 구성되고 저공 끝의 전리층으로 돌아갑니다.지구 자기장이 존재하는 상태에서 테더의 길이를 통과하는 전자의 흐름은 위의 방정식에 따라 시스템의 궤도 이탈을 돕는 드래그 추력을 생성합니다.부스트 모드는 고전압 전원 공급 장치(HVPS)가 테더와 상위 양극 전위단 사이에 테더 시스템과 직렬로 삽입된다는 점을 제외하면 디오비트 모드와 유사합니다.전원장치의 전압은 EMF보다 커야 하며 극과 극의 반대여야 합니다.이는 반대 방향으로 전류를 흐르게 하고, 이로 인해 고도가 높은 쪽 끝은 음전하를 띠는 반면, 고도가 낮은 쪽 끝은 양전하를 띠게 됩니다(지구 주위의 표준 동서 궤도 가정).

디부스트 현상을 더욱 강조하기 위해 아래 그림에서 절연체(모두 베어)가 없는 베어 테더 시스템의 개략적인 스케치를 볼 수 있습니다.

그림의 맨 위 점 A는 전자 수집 끝을 나타냅니다.테더의 하단 지점 C는 전자 방출 끝입니다.$마찬가지$로 ${\displaystyle {V\mathrm{}}_{}}$ a ${\displaystyle {\mathrm{n}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{d}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{e}}_{}}$ {$display$ $style$ V _ { \ $mathrm${$$$anode }$ } $v$ v ${\displaystyle {V\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{c}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{h}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{d}}_{}}$e { $display$ $style$ V _ { \ $mathrm${ $cathode$$}}$ } $v$ $、$a similarly$$ 、 ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {to}_{}}$ similarly similarly similarly 、 similarly ends ends ends ends ends ends to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to마지막으로 B점은 테더의 전위가 플라즈마와 동일한 지점입니다.점 B의 위치는 테더의 평형 상태에 따라 달라집니다. 테더는 Kirchhoff의 전압 법칙(KVL) 해법에 의해 결정됩니다.

${{displaystyle V_{\mathrm {anode}}+\int _{A}^{C}I(y),dR_{t}+R_{\mathrm {load}}+V_{\mathrm {load} =V_{\mathrm {f}$

및 키르히호프의 현행법(KCL)

${\displaystyle I_}AB}=I_{BC}+I_{C}$

밧줄을 따라.${\displaystyle {여기}_{}}$ I A$$ { $style$ I$$_ {AB$\},$ ${\displaystyle {IB}_{}}$ $({$ 및 $({$는 각각 포인트A에서 포인트B로의 전류 이득, 포인트B에서 포인트C로의 전류 손실 및 포인트C에서의 전류 손실을 나타냅니다.

전류가 테더의 맨 길이에 따라 지속적으로 변화하기 때문에 와이어의 저항성에 의한 잠재적 손실은 "${\displaystyle {}_{}^{}}$ C ${\displaystyle I}$(${\displaystyle }$y ) ${\displaystyle d}$ ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle t_{}}$r t \ $displaystyle \int$ _ {A$} I$ ($y$ ) I ( y )$、$ displaystyle d $resistance{\displaystyle }$ $displaydisplaydisplay$ ${\displaystyle {dR}_{}}$ _${ t$$$} I ( y ) $。{\displaystyle {}_{}^{}}$전류 $)\style$ I$(y)$에 해당 구간을 흐르는 전류를 곱한 값이 저항성 전위 손실입니다.

시스템의 KVL과 KCL을 평가한 결과 위의 그림과 같이 테더에 따라 현재 및 잠재적인 프로파일이 생성됩니다.이 다이어그램은 테더의 A 지점에서 B 지점까지 양의 잠재적 편향이 존재하여 수집된 전류가 증가함을 보여 줍니다.이 지점에서는 V${\displaystyle }$- ${\displaystyle V_{}}$ p ${\$가 음이 되고 이온 전류의 수집이 시작됩니다.(특정 영역에 대해) 등가의 이온 전류를 수집하려면 훨씬 더 큰 전위차가 필요하므로 테더 내의 총 전류는 더 적은 양만큼 감소합니다.그런 다음 C 지점에서 시스템의 남은 전류는 저항 부하(${\displaystyle {R\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{lo}}_{}}$ a $\$ style $R_{\mathrm {load}})$를 통해 빨려 들어가 전자 방출 장치(${\displaystyle {V\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{e}}_{}}$$$${\displaystyle {\mathrm{mi}}_{}}$t\$display style$ V_${\mathrm {emit} })$에서 방출되고 마지막으로 플라즈마 시스(${\displaystyle {V\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{c}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{a}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{h}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{display}}_{}}$ d)를$통과$합니다.$thrm {syslog}$}}$$ 입니다.KVL 전압 루프는 전위차가 사실상 0인 전리층에서 닫힙니다.

베어 EDT의 특성상 대부분의 경우 테더 전체를 베어 상태로 둘 수 없습니다.시스템의 추력 능력을 최대화하기 위해 베어 테더의 상당 부분을 절연해야 한다.이 절연량은 플라즈마 밀도, 테더 길이와 폭, 궤도 속도, 지구 자속 밀도 등 여러 가지 효과에 따라 달라집니다.

발전기로서의 테더

물체에 전기동적 테더를 부착하고, 그 테더는 물체와 자기장을 가진 행성 사이의 국소 수직에 대한 각도로 배향한다.테더의 먼 끝은 그대로 두고 전리층과 전기적으로 접촉할 수 있습니다.테더가 행성의 자기장과 교차할 때, 그것은 전류를 발생시켜 궤도를 도는 물체의 운동 에너지 중 일부를 전기 에너지로 변환한다.기능적으로 전자는 공간 플라즈마에서 도전성 테더로 흘러 제어부 내의 저항부하를 통과하고 전자 이미터에 의해 자유전자로서 공간 플라즈마로 방출된다.그 결과, 전기역학적 힘이 테더와 부착된 물체에 작용하여 궤도 운동을 느리게 합니다.느슨한 의미에서 이 과정은 일반적인 풍차에 비유할 수 있다. 즉, 저항성 매체(공기 또는 이 경우 자기권)의 항력은 상대 운동 에너지(바람 또는 위성의 운동량)를 전기로 변환하는 데 사용된다.원칙적으로 소형 고전류 테더 발전기가 가능하며, 기본 하드웨어로 수십, 수백, 수천 킬로와트를 달성할 ^[10]수 있는 것으로 보인다.

전압 및 전류

나사는 우주에서 플라즈마 모터 제너레이터로 여러 가지 실험을 했다.초기 실험은 500미터 전도성 테더를 사용했다.1996년, 나사는 2만 미터 전도성 테더로 실험을 했다.이 테스트 중에 테더가 완전히 전개되었을 때 궤도를 도는 테더는 3,500V의 전위를 발생시켰습니다.이 전도성 단일 라인 테더는 5시간 배치 후 절단되었습니다.이 ^[11]고장은 지구 자기장을 통과하는 전도성 테더의 움직임에 의해 발생한 전기 아크로 인해 발생한 것으로 생각된다.

테더가 지구 자기장(B)과 직각으로 속도(v)로 이동하면 테더의 기준 프레임에서 전기장이 관찰됩니다.이는 다음과 같이 설명할 수 있습니다.

E = v * B = vB

전기장(E)의 방향은 테더의 속도(v)와 자기장(B)에 모두 직각입니다.테더가 도체일 경우, 전기장이 테더를 따라 전하 변위를 유도합니다.이 방정식에 사용되는 속도는 테더의 궤도 속도입니다.지구의 자전 속도나 중심핵은 관련이 없다.이와 관련하여 동극 발생기를 참조하십시오.

도체간 전압

길이 L의 장척 도선에서는 전계 E가 발생한다.와이어의 양끝 사이에 전압 V를 생성합니다.이는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

${\displaystyle V=\mathbf {E} \cdot \mathbf {L} = EL\cos \display = vBL\cos \display}$^[12]

여기서 각도 θ는 테더의 길이 벡터(L)와 전계 벡터(E) 사이의 것으로, 평면의 속도 벡터(v)에 대해 수직 방향으로 가정하고, 자기장 벡터(B)는 평면을 벗어난다.

도체의 전류

전기동적 테더는 열역학적으로 "개방 시스템"의 한 종류로 설명할 수 있습니다.다른 테더에서도 유사한 전압이 발생하므로 다른 와이어를 사용하는 것만으로는 전기 다이내믹 테더 회로를 완성할 수 없습니다.다행히도, 지구의 자기권은 비어있지 않고, 지구 근처 지역(특히 지구 대기 근처)에는 태양 복사나 다른 복사 에너지에 의해 부분적으로 이온화된 높은 전기 전도성 플라스마가 존재한다.전자와 이온 밀도는 위치, 고도, 계절, 태양 흑점 주기, 오염 수준 등 다양한 요인에 따라 달라집니다.양전하를 띤 베어 도체는 플라즈마에서 자유 전자를 쉽게 제거할 수 있는 것으로 알려져 있습니다.따라서 전기 회로를 완성하려면 테더의 양전하를 띠는 상단 단부에 충분히 넓은 면적의 절연되지 않은 도체가 필요하므로 테더를 통해 전류가 흐를 수 있습니다.

그러나 테더의 반대쪽(음) 끝은 자유 전자를 방출하거나 플라즈마에서 양이온을 모으는 것이 더 어렵습니다.테더의 한쪽 끝에 매우 큰 포집 영역을 사용함으로써 플라즈마를 통해 상당한 전류를 허용하기에 충분한 이온을 수집할 수 있다.이는 셔틀 궤도선의 TSS-1R 임무에서 입증되었으며, 셔틀 자체가 암페어 이상의 전류를 제공하기 위한 대형 플라즈마 접촉기로 사용되었다.개선된 방법으로는 열전자음극, 플라즈마음극, 플라즈마접촉기 또는 전계전자방출소자와 같은 전자방출체를 만드는 것이 있다.테더의 양끝이 주변 플라즈마에 대해 "열려" 있기 때문에, 전자는 테더의 한쪽 끝에서 흘러나오고 그에 상응하는 전자의 흐름은 다른 쪽 끝으로 들어갈 수 있습니다.이와 같이 테더 내부에서 전자적으로 유도되는 전압은 주변 공간 환경을 통해 전류를 흐르게 하여 언뜻 보기에 개방 회로처럼 보이는 전기 회로를 완성할 수 있습니다.

테더 전류

테더를 통과하는 전류(I)의 양은 다양한 요인에 따라 달라집니다.그 중 하나가 회로의 총 저항(R)입니다.회로의 저항은 다음 세 가지 구성 요소로 구성됩니다.

1. 혈장의 유효 저항,
2. 테더의 저항과
3. 제어 가변 저항기

또한 기생 부하가 필요합니다.전류에 대한 부하는 충전 장치의 형태를 취할 수 있으며, 충전 장치는 배터리와 같은 예비 전원을 충전합니다.배터리는 전원 및 통신 회로를 제어하고 테더의 음극 끝에서 전자 방출 장치를 구동하는 데 사용됩니다.따라서 배터리의 초기 충전 외에 테더를 완전히 자체 구동하여 전개 및 시동 절차에 전력을 공급할 수 있습니다.

충전 배터리 부하는 전력을 흡수하는 저항으로 볼 수 있지만, 즉시 열을 방출하는 대신 나중에 사용할 수 있도록 보관합니다.제어 저항기의 일부로 포함되어 있습니다.충전 회로는 언제든지 끌 수 있으므로 충전 배터리 부하는 "기본 저항"으로 처리되지 않습니다.전원이 꺼지면 배터리에 저장된 전원을 사용하여 중단 없이 작업을 계속할 수 있습니다.

EDT 시스템의 현재 수집/배출: 이론 및 기술

주변 플라즈마와의 전자 및 이온 전류 수집을 이해하는 것은 대부분의 EDT 시스템에서 매우 중요합니다.EDT 시스템의 노출된 전도 부분은 외부 플라즈마에 대한 우주선 본체의 전위에 따라 수동적으로('패시브' 및 '액티브' 방출은 원하는 효과를 얻기 위해 미리 저장된 에너지를 사용하는 것을 의미) 전자 또는 이온 전류를 수집할 수 있습니다.또, 도체의 형상은, 시스의 사이즈에 중요한 역할을 해, 총집합 능력을 발휘한다.그 결과, 다양한 수집 기술에 대한 많은 이론이 있다.

EDT 시스템에서 전자 및 이온 수집을 제어하는 일차 수동 프로세스는 열전류 수집, 이온 램 수집 영향, 전자 광방출 및 2차 전자 및 이온 방출입니다.또한 얇은 베어 테더에 따른 수집은 궤도 운동 제한(OML) 이론과 플라즈마 데바이 길이에 대한 물리적 크기에 따라 이 모델에서 이론적으로 도출된 것을 사용하여 설명된다.이러한 프로세스는 전체 시스템의 노출된 전도성 재료를 통해 수행됩니다.환경 및 궤도 매개변수는 수집 전류량에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.일부 중요한 파라미터에는 플라즈마 밀도, 전자 및 이온 온도, 이온 분자량, 자기장 강도 및 주변 플라즈마에 대한 궤도 속도가 포함됩니다.

그리고 EDT 시스템과 관련된 능동적인 수집 및 배출 기법이 있습니다.이는 중공 음극 플라즈마 접촉기, 열전자 음극, 필드 이미터 어레이 등의 장치를 통해 발생합니다.이러한 각 구조물의 물리적 설계와 현재의 배출 능력에 대해 철저히 논의한다.

베어 컨덕터블 테더

전류 수집에서 베어 컨덕터 테더로의 개념은 Sanmartin과 Martinez-Sanchez에 ^[9]의해 처음 공식화되었습니다.그들은 가장 면적 효율적인 집전 원통형 표면은 실효 반지름이 ~1 Debye Length 미만인 표면이며, 여기서 전류 집전 물리학은 무충돌 플라즈마에서 궤도 운동 제한(OML)으로 알려져 있다.베어 전도성 테더의 유효 반경이 이 지점을 지나 증가하면 OML 이론과 비교하여 수집 효율의 예측 가능한 감소가 있습니다.이 이론(비유동 플라즈마에서 도출된 이론)에 더해, 공간에서의 전류 수집은 흐르는 플라즈마에서 발생하며, 이는 또 다른 수집 영향을 가져옵니다.이러한 문제에 대해서는, 이하에 자세하게 설명합니다.

궤도운동제한(OML) 이론

전자 데바이의^[13] 길이는 플라즈마에서 특징적인 차폐 거리로 정의되며, 다음 방정식으로 설명됩니다.

$\displaystyle \lambda _{\mathrm {De}\cong \sqrt \frac \varepsilon _{0}T_{e}} {qn_{0}}}.}$

이 거리는 도전체에 의해 발생하는 플라즈마 내의 모든 전계가 1/e만큼 떨어진 거리를 계산할 수 있다.OML 이론은^[14] 전자 데바이의 길이가 물체의 크기와 같거나 더 크고 혈장이 흐르지 않는다는 가정 하에 정의된다.OML은 시스가 충분히 두꺼워져서 궤도 효과가 입자 수집에서 중요해질 때 발생한다.이 이론은 입자 에너지와 각운동량을 설명하고 보존한다.그 결과 두꺼운 시스의 표면에 입사한 입자가 모두 채취되는 것은 아니다.주변 플라즈마에 대한 수집 구조의 전압과 주변 플라즈마 밀도 및 온도에 따라 시스의 크기가 결정됩니다.이 가속(또는 감속) 전압과 들어오는 입자의 에너지 및 운동량이 결합되어 플라즈마 피복을 통해 수집되는 전류의 양이 결정됩니다.

오비탈 모션 제한은 실린더 반경이 충분히 작아서 실린더 표면에서 수집된 모든 유입 입자 궤적이 초기 각도 운동량과 관계없이 배경 플라즈마에 연결될 때 달성된다(즉, 프로브 표면의 다른 위치에 연결되지 않음).준중립형 무충돌 플라즈마에서는 분포 함수가 입자 궤도를 따라 보존되기 때문에 모든 "도착 방향"이 단위 면적당 수집된 ^[15]전류의 상한에 해당한다(전체 전류가 아님).

EDT 시스템에서 소정의 테더 질량에 대한 최고의 퍼포먼스는 전형적인 전리층 환경조건(고도가 200~2000km인 전형적인 전리층 조건, 0.1eV~0.35eV 및 10~12^3m^3 범위의 n_e를 갖는 것)에 대해 전자 데바이의 길이보다 작게 선택되는 테더 직경이다.o 따라서 OML 체제 내에 있다.이 치수 외의 테더 형상이 해결되었습니다.^[16]OML 수집은 다양한 샘플 테더 구조 및 크기에 대한 현재 수집 결과를 비교할 때 기준으로 사용됩니다.

1962년 Gerald H. Rosen은 현재 먼지 충전의 ^[17]OML 이론으로 알려진 방정식을 도출했다.아이오와 대학의 Robert Merlino에 따르면, Rosen은 다른 ^[18]누구보다 30년 전에 이 방정식에 도달한 것으로 보인다.

비유동 플라즈마에서의 OML 이론으로부터의 편차

다양한 실용적인 이유로 인해, 베어 EDT에 대한 현재의 수집이 항상 OML 수집 이론의 가정을 만족시키는 것은 아니다.예측 성능이 이론과 어떻게 다른지 이해하는 것이 이러한 조건에 중요합니다.EDT에 일반적으로 제안된 두 가지 기하학적 구조에는 원통형 와이어와 플랫 테이프의 사용이 포함됩니다.원통형 테더가 반경 1Debye 길이보다 작으면 OML 이론에 따라 수집됩니다.그러나 폭이 이 거리를 초과하면 수집은 점점 더 이 이론에서 벗어납니다.테더 형상이 플랫 테이프인 경우 근사치를 사용하여 정규화된 테이프 폭을 동등한 실린더 반지름으로 변환할 수 있습니다.이것은 Sanmartin과 Estes에^[19] 의해 처음 이루어졌으며, 최근에는 Choiniere 등이 ^[15]2차원 Kinetic Plasma Solver(KiPS 2-D)를 사용하였다.

플로우 플라즈마 효과

현재 맨 테더에 대한 플라즈마 흐름의 영향을 설명하는 폐쇄형 솔루션은 없습니다.그러나 수치 시뮬레이션은 최근 Choiniere 등에 의해 개발되었다.KiPS-2D를 사용하여 높은 바이어스 ^[20][21]전위에서의 단순한 기하학적 구조를 시뮬레이션할 수 있습니다.EDT에 적용되는 이러한 흐름 플라즈마 분석은 이미 ^[16]논의되었습니다.이 현상은 현재 최근 연구를 통해 조사되고 있으며 충분히 파악되지 않고 있다.

엔드바디 컬렉션

이 절에서는 ED 테더 끝에 적용될 대형 전도체에 대한 수동 전류 수집을 설명하는 플라즈마 물리학 이론을 설명합니다.시스의 크기가 수집체의 반지름보다 훨씬 작을 경우 테더의 전위와 주변 플라즈마의 전위차이의 극성(V – Vp)에 따라 플라즈마 시스로 유입되는 모든 전자 또는 이온이 전도체에 ^[13][15]의해 수집된다고 가정한다.비흐름 플라즈마를 포함하는 이 '얇은 칼집' 이론에 대해 논의한 후, 흐르는 플라즈마에 대한 이 이론의 수정 사항을 제시한다.그 후 다른 전류 수집 메커니즘에 대해 논의합니다.제시된 모든 이론은 EDT 임무 중 발생하는 모든 조건을 설명하기 위해 현재 수집 모델을 개발하는 데 사용됩니다.

수동 수집 이론

자기장이 없는 비유동 준중성 플라즈마에서는 구면 전도체가 모든 방향으로 균등하게 모인다고 가정할 수 있다.단부에서의 전자와 이온 수집은 이테와 ^[22]이티가 제공하는 열 수집 프로세스에 의해 제어됩니다.

플로우 플라즈마 전자 수집 모드

전류 수집을 위한 보다 현실적인 모델을 개발하는 다음 단계는 자기장 효과와 플라즈마 흐름 효과를 포함하는 것입니다.무충돌 플라즈마를 가정하면, 전자와 이온은 자기 미러링력과 구배-곡선 ^[23]드리프트에 의해 지구 주변의 극 사이를 이동할 때 자기장 선 주위를 회전합니다.질량, 자기장 강도 및 에너지에 따라 특정 반지름과 주파수로 회전합니다.현재 수집 모형에서는 이러한 요인을 고려해야 합니다.

유동 플라즈마 이온 포집 모델

전도체가 플라즈마에 대해 음의 편중되어 이온 열속도 이상으로 이동하면 추가적인 포집 메커니즘이 작동한다.200km와 2000km ^[25]사이의 일반적인 Low Earth Orbits(저지구 궤도)의 경우, 관성 기준 프레임의 속도는 원형 궤도에 대해 7.8km/s에서 6.9km/s이며, 대기 분자량은 25.0amu(^[26][27][28]O+, O2+, NO+)에서 1.2amu(대부분 H+)이다.전자와 이온 온도가 ~0.1eV에서 0.35eV 사이라고 가정하면, 결과 이온 속도는 각각 고도 200km에서 고도 2000km에서 875m/s에서 4.0km/s 사이이다.전자는 LEO를 통해 약 188km/s의 속도로 이동합니다.이것은 궤도를 도는 물체가 이온보다 더 빠르고 전자보다 더 느리거나 중간음속이라는 것을 의미합니다.이는 플라즈마 내 주변 이온을 통해 궤도 물체가 '람'을 이루는 독특한 현상을 일으킨다.

다공질 엔드바디

다공질 엔드바디는 수집 엔드바디의 항력을 줄이면서 이상적으로 유사한 전류 컬렉션을 유지하는 방법으로 제안되었다.이들은 종종 솔리드 엔드바디로 모델링되지만 솔리드 구체 표면적의 극히 일부입니다.그러나 이는 개념을 지나치게 단순화한 것이다.피복 구조, 메시의 형상, 엔드바디의 크기 및 전류 수집과의 관계에 대해 많은 것을 배워야 한다.이 기술은 EDT와 관련된 많은 문제를 해결할 수 있는 잠재력이 있습니다.수집 전류 및 드래그 면적에 따른 수익 감소는 다공질 테더가 극복할 수 있는 한계를 설정했습니다.스톤 ^[29][30]외 연구진과 하자노프 ^[31]외 연구진이 다공질 구체를 이용한 전류 수집에 대한 연구를 수행했다.

그리드 구에 의해 수집된 최대 전류를 질량 및 드래그 감소와 비교하여 추정할 수 있는 것으로 나타났다.투명도가 80~90%인 그리드 구에 대해 수집된 전류의 단위당 항력은 같은 반지름의 고체 구에 비해 약 1.2~1.4배 작습니다.이와 같은 비교에서 단위 부피당 질량의 감소는 2.4~^[31]2.8배이다.

기타 현재 수집 방법

전자열 수집 외에 EDT 시스템의 전류 수집에 영향을 줄 수 있는 다른 프로세스로는 광방출, 2차 전자방출 및 2차 이온방출이 있습니다.이러한 효과는 엔드바디뿐만 아니라 EDT 시스템의 모든 전도 표면에 관련됩니다.

플라즈마 시트의 공간 전하 한계

진공 갭을 통해 전자가 방출되는 모든 용도에서는 전자빔의 자기 반발로 인해 주어진 바이어스에 대해 최대 허용 전류가 존재합니다.이 고전적인 1-D 공간 전하 한계(SCL)는 초기 에너지가 0인 하전 입자에 대해 도출되며, 이를 Child-Langmuir ^[32][33][34]법칙이라고 합니다.이 한계는 방출 표면적, 플라즈마 간격 사이의 전위차 및 간격 거리에 따라 달라집니다.이 토픽에 대한 자세한 내용은 ^{[35][36][37][38]}이쪽에서 확인할 수 있습니다.

전자 방출체

EDT 애플리케이션에는 일반적으로 세 가지 활성 전자 방출 기술이 고려됩니다. 중공 음극 플라즈마 접촉기(HCPC), 열전자 음극(TCS) 및 전계 방출 음극(FEC)입니다. 이 기술은 종종 필드 이미터 어레이(FEA)의 형태로 사용됩니다.각 디바이스의 시스템레벨 구성과 상대적인 비용, 이점 및 검증에 대해 설명합니다.

열전자 음극(TC)

열전자 방출은 가열된 하전된 금속 또는 금속 산화물 표면에서 발생하는 전자의 흐름으로, 열진동 에너지가 작업 기능(표면에 전자를 고정시키는 정전력)을 극복함으로써 발생합니다.온도 상승에 따라 열전자 방출 전류 밀도 J가 빠르게 상승하여 표면 근처의 진공으로 상당한 수의 전자를 방출합니다.양적 관계는 다음 식에 제시되어 있다.

${\displaystyle J_{the}}=A_{R}T^{2}e^{-\phi /(kt)}.}$

이 방정식은 리처드슨-더시먼 방정식 또는 리처드슨 방정식이라고 불립니다.(δ는 약 4.54eV, AR은 텅스텐의 ^[39]경우 120A/cm2)이다.

전자가 TC 표면에서 열 이온으로 방출되면 틈새(이 경우 플라즈마 피복)를 가로지르기 위해 가속 전위가 필요합니다.전자는 가속 그리드 또는 전자총을 사용할 경우 플라즈마 피복의 SCL을 벗어나는 데 필요한 에너지를 얻을 수 있습니다.방정식

$\displaystyle \Delta V_{tc}=\left[{\frac {\cdot I_{t}}{rho }}\right]^{2/3}$

에 디바이스에 ^[40][41]유입되는 특정 전류를 방출하기 위해 그리드 전체에서 필요한 전위를 나타냅니다.

여기서 δ는 전자총조립(EGA)효율(TSS-1에서는 0.97까지), δ는 EGA의 퍼번스(TSS-1에서는 7.2마이크로퍼브), δV는_tc EGA의 가속 그리드에 걸친 전압이며_t,^[40] I는 방출전류를 나타낸다.Perveance는 디바이스에서 방출할 수 있는 공간 차지 제한 전류를 정의합니다.아래 그림은 Weathermous Labs Inc.에서 생산된 열전자 방출체와 전자총의 상업적 예를 보여줍니다.

TC 전자 방출은 온도 또는 공간 전하 제한 전류 흐름의 두 가지 다른 상태 중 하나에서 발생합니다.온도 제한 흐름의 경우 전자총의 가속 전위가 충분히 크다고 가정할 때 음극 표면에서 탈출하기에 충분한 에너지를 얻는 모든 전자가 방출됩니다.이 경우, 리차드슨 듀시만 방정식에 의해 주어진 열전자 방출 프로세스에 의해 방출 전류가 조절됩니다.SCL 전자 흐름에는 음극에서 방출되는 전자가 너무 많아 전자총에 의해 모든 전자가 가속되어 공간 전하가 빠져나가지 않습니다.이 경우 전자총 가속 전위가 방출 전류를 제한합니다.아래 표는 온도 제한 전류와 SCL 효과를 보여줍니다.전자의 빔 에너지가 증가함에 따라 전체 탈출 전자가 증가하는 것을 볼 수 있습니다.수평이 되는 곡선은 온도 제한이 있는 경우입니다.

전계방출음극(FEC)

전계 전자 방출에서 전자는 열전자 방출이나 ^[43]광방출에서처럼 전위 장벽을 통과하지 않고 전위 장벽을 통과합니다.저온 금속의 경우 아래 그림에서 공정을 이해할 수 있습니다.금속은 페르미 레벨의 전자로 채워진 전위상자로 간주할 수 있습니다(수개의 전자볼트만큼 진공 레벨 아래에 있음).진공 레벨은 외부 필드가 없을 때 금속 외부에 정지되어 있는 전자의 위치에너지를 나타냅니다.강한 전장이 존재하는 경우, 금속 외부의 전위는 선 AB를 따라 변형되어 전자가 통과할 수 있는 삼각형 장벽이 형성된다.전자는 파울러-노르하임 방정식에 의해 주어진 전류 밀도로 전도 대역에서 추출된다.

${\displaystyle J_{the}}=A_{FN}\cdot E_{FN}^{2}\cdot e^{-B_{FN}/E_{FN}}}.$

AFN과 BFN은 각각 A/V2와 V/m 단위로 FEA를 측정하여 결정되는 상수이다.EFN은 전자 방출 팁과 전자를 끌어내는 양의 바이어스 구조 사이에 존재하는 전계입니다.Spindt 유형 캐소드의 일반적인 상수는 다음과 같습니다. AFN = 3.14 x 10-8 A/V2 및 BFN = 771 V/m(Stanford 연구소 데이터 시트)가속구조는 일반적으로 아래 ^[44]그림과 같이 발광재료에 근접하게 배치된다.이미터와 게이트 사이의 근접(마이크로미터 스케일)은 자연 또는 인공 초점 구조와 결합되어 상대적으로 낮은 인가 전압 및 전력으로 방출에 필요한 높은 전계 강도를 효율적으로 제공합니다.

카본 나노튜브 전계 방출 음극이 일본의 H-II ^[45]이송 차량에서 KITE Electrodynamic 테더 실험을 통해 성공적으로 테스트되었습니다.

전계방출음극은 Spindst 등에 의한 음극 설계와 같이 Field Emitter Array(FEA; 필드 이미터 어레이)의 형태로 되어 있는 경우가 많습니다.다음 그림은 스핀들 이미터의 근접 ^[46][47][48]영상입니다.

집적 게이트를 가진 실리콘에서 반도체 제조 몰리브덴 선단까지,^[44] 상부에 별도의 게이트 구조를 가진 랜덤하게 분포된 카본 나노튜브 판까지, 필드 이미터 어레이를 위한 다양한 재료가 개발되어 왔다.대체 전자 방출 방법에 비해 전계 방출 기술의 이점은 다음과 같습니다.

1. 소모품(가스)에 대한 요구 사항이 없으며 가압 용기 취급 시 안전 고려 사항 없음
2. 저전력 기능
3. 주변 플라즈마로 전자를 방출할 때의 공간 전하 한계로 인해 중간 정도의 전력에 영향을 미칩니다.

현장 방출체에 대해 고려해야 할 한 가지 주요 문제는 오염의 영향이다.저전압에서의 전자방출을 달성하기 위해 전계 이미터 어레이 팁은 마이크로미터 레벨의 스케일 사이즈로 구축됩니다.이러한 작은 구조물의 정확한 구조에 따라 성능이 달라집니다.또한 작업 기능이 낮은 재료로 제작되어야 합니다.이러한 요인들로 인해 장치가 특히 탄화수소 및 기타 크고 쉽게 중합되는 ^[44]분자에 의한 오염에 매우 민감해질 수 있습니다.지상 시험 및 전리층(예: 우주선 배기) 환경에서 오염을 방지, 제거 또는 운용하는 기법은 매우 중요하다.미시건 대학과 다른 곳에서의 연구는 이 가스 배출 문제에 초점을 맞추고 있다.보호 인클로저, 전자 청소, 견고한 코팅 및 기타 설계 특징이 잠재적 ^[44]해결책으로 개발되고 있다.공간 애플리케이션에 사용되는 FEA는 여전히 공간 ^[49]애플리케이션에 적합한 게이트 전위에서의 장기적인 안정성, 반복성 및 작동의 신뢰성을 입증해야 한다.

중공 음극

중공 음극은 먼저 가스를 이온화함으로써 고밀도 플라즈마 구름을 방출한다.이로 인해 주변 플라즈마와 접촉하는 고밀도 플라즈마 플룸이 생성됩니다.고밀도 플룸과 주변 플라즈마 사이의 영역을 이중 피복 또는 이중 층이라고 합니다.이 이중층은 기본적으로 두 개의 인접한 전하층입니다.첫 번째 층은 고전위 플라즈마(접촉자 플라즈마 구름) 가장자리에 있는 양의 층입니다.두 번째 층은 저전위 플라즈마(주변 플라즈마) 가장자리에 있는 음의 층입니다.이중층 현상에 대한 추가 조사가 여러 ^{[50][51][52][53]}사람에 의해 수행되었다.중공 음극의 한 종류는 아래 ^[54][55]그림과 같이 금속 튜브에 소결 산화 바륨 함침 텅스텐 인서트를 라이닝하고 한쪽 끝을 작은 오리피스가 있는 플레이트로 덮습니다.열전자 방출에 의해 산화바륨 함침 인서트로부터 전자가 방출된다.귀중가스는 HC의 삽입영역에 유입되어 오리피스 부근의 전계에 의해 가속되는 방출전자에 의해 부분적으로 이온화된다(제논은 비이온화에너지(단위질량당 이온화전위)가 낮기 때문에 HC에 사용되는 공통가스이다).EDT의 경우 총 시스템 질량이 적기 때문에 질량이 작을수록 유리합니다.이 가스는 전하 교환용으로만 사용되며 추진에는 사용되지 않습니다.)이온화된 제논 원자의 대부분은 에너지가 열전자 방출 온도를 유지하는 벽으로 가속됩니다.이온화된 제논도 오리피스 밖으로 빠져나갑니다.전자는 삽입 영역에서 오리피스를 통해 키퍼로 가속되며, 이는 항상 더 양의 바이어스에 있습니다.

전자방출모드에서 주위 플라즈마는 키퍼에 대해 양의 바이어스를 가진다.접촉체 플라즈마에서 전자밀도는 이온밀도와 거의 같다.높은 에너지 전자는 천천히 팽창하는 이온 구름을 통해 흐르는 반면 낮은 에너지 전자는 키퍼 ^[55]전위에 의해 구름 안에 갇힙니다.전자 속도가 높으면 제논 이온 전류보다 훨씬 큰 전자 전류가 발생합니다.전자 방출 포화 한계 이하에서는 컨택터가 양극 방사 프로브 역할을 합니다.전자에 의해 발생하는 각 발신 이온은 다수의 전자를 방출할 수 있게 한다.이 숫자는 전자 질량에 대한 이온 질량 비율의 제곱근과 거의 같습니다.

아래 표에 전자 방출 모드에서 중공 음극의 일반적인 I-V 곡선이 어떻게 보이는지를 볼 수 있습니다.특정 키퍼 형상(위 그림에서 전자가 빠져나가는 링), 이온 유량 및 Vp에 따라 I-V 프로파일을 결정할 ^[54][55][56]수 있습니다.[111-113].

전자 수집 모드에서 HC의 작동을 플라즈마 접촉(또는 점화) 작동 모드라고 합니다."점화 모드"는 플라즈마 접촉기의 전압 강하를 사용하여 멀티암페어 전류 레벨을 달성할 수 있음을 나타내기 때문에 이렇게 불립니다.이는 접촉기에서 나오는 중성 박리제 흐름을 이온화하는 공간 플라즈마 전자를 가속합니다.전자수집전류가 높거나 주변전자밀도가 낮으면 필요한 전류가 수집될 때까지 전자수집이 유지되는 시스는 단순히 확장되거나 축소된다.

또한 형상은 아래 그림과 같이 HC로부터의 플라즈마 방출에 영향을 미칩니다.여기서 키퍼의 직경 및 두께와 오리피스에 대한 거리에 따라 총방출율에 ^[57]영향을 줄 수 있음을 알 수 있다.

플라즈마 채집 및 배출 요약

모든 전자 방출 및 수집 기술은 다음 표에 요약할 수 있습니다.각 방법에는 플라즈마에 대한 우주선의 전위에 기초하여 시스템 내의 전자 또는 이온이 증가했는지 감소했는지에 대한 설명이 있다.전자(e-)와 이온(ions+)은 전자 또는 이온의 수가 증가(↑) 또는 감소(↓)하고 있음을 나타냅니다.또한 각 방법에 대해 몇 가지 특별한 조건이 적용됩니다(적용 시기와 적용 장소에 대한 자세한 설명은 이 문서의 각 섹션을 참조하십시오).

패시브− e 및 이온 방출/수집	V − Vp < 0	V − Vp > 0
베어 테더: OML	이온+ ↑	e− ↑
RAM 컬렉션	이온+ ↑	0
열수집	이온+ ↑	e− ↑
포토 이미지	e− ↓	e− ↓,~0
이차 전자 방출	e− ↓	e− ↓
이차 이온 방출	이온+ ↓,~0	0
지연 레기	e− ↑	이온+ ↑, ~0
활성− e 및 이온 방출	잠재력은 중요하지 않다
열전자 방출	e− ↓
필드 이미터 어레이	e− ↓
중공 음극	e− ↓	e− ↑

EDT 시스템 모델링에 사용하기 위해 각 수동 전자 수집 및 방출 이론 모델은 이전에 발표된 방정식과 결과를 재현하여 검증되었습니다.이러한 플롯에는 궤도 운동 제한 이론,^[15] 램 수집 및 열 수집,^[58] 광 방출,^[59] 이차 전자 ^[60]방출 및 이차 이온 ^{[61][62][63][64]}방출이 포함됩니다.

전기 다이내믹 테더 시스템 기본 사항

가장 최근의 모든 전자 방출체, 수집체 및 이론을 단일 모델로 통합하려면 먼저 EDT 시스템을 정의하고 도출해야 합니다.이 작업이 완료되면 이 이론을 시스템 속성의 최적화를 결정하는 데 적용할 수 있습니다.

EDT 시스템에 포함되는 전위와 전류를 ^{[65][66][67][68]}수치적으로 해결하는 많은 유도 방법이 있습니다.베어 테더 섹션, 절연 전도 테더, 전자(및 이온) 엔드바디 방출체 및 패시브 전자 채집을 포함하는 전체 EDT 시스템의 도출 및 수치적 방법론이 설명된다.그 다음에는 단순화된 모든 절연 테더 모델이 뒤따릅니다.그런 다음 특수 EDT 현상과 실험 임무 데이터를 사용한 EDT 시스템 모델의 검증에 대해 논의한다.

베어 테더 시스템 파생 모델

EDT 도출에 관한 중요한 주의사항은 테더 시스템이 공전하는 천체에 관한 것이다.실용성을 위해 지구는 궤도를 도는 물체로 사용될 것이다. 그러나 이 이론은 전리층과 자기장을 가진 모든 천체에 적용된다.

좌표가 가장 먼저 밝혀져야 합니다.이 도출을 위해, x축과 y축은 각각 지구 표면에 대한 동서 방향과 남북 방향으로 정의된다.z축은 아래 그림과 같이 지구 중심에서 위로 아래로 정의됩니다.매개변수(자기장 B, 테더 길이 L 및 궤도 속도_orb v)는 다음 방정식에서와 같이 이 좌표계로 표현될 수 있는 벡터입니다.

$^$$B_{y}{\hat {y}}+B_{z}{\hat {z}}($자기장 벡터),

$^$${z}}($테더 위치 벡터) 및

$u$$n \cosda$ _${\mathrm {out}}{\hat$ {y$}+v_{\mathrm${orb$}}\cos \cosda$ _${\mathrm {out}}}{\hat {z}}($궤도 속도 벡터).

자기장의 성분은 국제지자기기준장(IGRF) 모델에서 직접 얻을 수 있습니다.이 모델은 자기장 모델러와 인공위성, 관측소 및 전 세계 조사로부터 자기장 데이터를 수집하고 전파하는 데 관여하는 연구소 간의 협력 노력을 바탕으로 작성되었다.이 도출의 경우, 자기장 라인은 테더의 길이 전체에 걸쳐 모두 동일한 각도이며 테더는 강성이 있다고 가정한다.

현실적으로, 횡방향 전기역학적 힘에 의해 테더가 휘어지고 국소적인 수직에서 멀어지게 됩니다.그러면 중력 경사력은 테더를 국소 수직 방향으로 다시 당기는 복원력을 생성한다. 그러나 이는 진자와 같은 움직임을 낳는다(중력 경사 힘도 ED 힘 없이 펜들러스 운동을 낳는다.B 방향은 테더가 지구를 공전함에 따라 변화하며, 따라서 ED 힘의 방향과 규모도 변화합니다.이 진자 운동은 면내 및 면외 방향 모두에서 복잡한 표기로 발전할 수 있습니다.그 후, 면내 운동과 종방향 탄성 진동 사이의 결합 및 면내 운동과 면외 운동 간의 결합으로 인해 정전류에서 작동하는 전기동적 테더는 지속적으로 자유 운동에 에너지를 추가할 수 있다.그러면 이 효과는 진동 진폭을 증가시키고 결국 '스킵 로프 효과'^[69]와 같은 진동을 포함한 거친 진동을 일으킬 기회가 있지만, 이는 이 파생의 범위를 벗어납니다.비회전 EDT 시스템(모멘텀 교환 일렉트로다이내믹 리보스트(MXER)라고 하는 회전 시스템)에서 테더는 주로 지구와의 자연 중력 경사 정렬 때문에 z 방향으로 이동합니다.

파생상품

다음 도출에서는 관련된 모든 벡터 양을 설명하는 시스템에 대한 정확한 솔루션을 설명한 다음 자기장, 궤도 속도 및 테더 방향이 모두 서로 수직인 공칭 조건을 가진 두 번째 솔루션을 설명합니다.공칭 케이스의 최종해는 전자밀도 n_e, 단위길이당 테더저항 R_t 및 고전압 전원장치 P_hvps의 전력만으로 해결된다.

아래 그림은 베어 테더의 극소 섹션이 확대된 직렬 바이어스 접지 게이트 구성(분석된 다양한 유형의 구성에 대한 자세한 설명이 제시됨^[16])의 일반적인 EDT 시스템을 설명합니다.이 그림은 좌우 대칭으로 설정되므로 어느 한쪽 끝을 양극으로 사용할 수 있습니다.이 테더 시스템은 회전하는 테더 시스템의 어느 지점에서 양끝을 양극과 음극으로 사용해야 하므로 대칭적입니다.V_hvps는 EDT 시스템의 캐소드 엔드에서만 사용되며, 그렇지 않으면 꺼집니다.

면내 및 면외 방향은 시스템의 궤도 속도 벡터에 의해 결정된다.평면 내 힘은 이동 방향에 있습니다.그것은 궤도에 에너지를 추가하거나 제거하여 궤도를 타원형으로 변경함으로써 고도를 높일 것이다.면외력은 이동면에 수직인 방향으로 기울기의 변화를 일으킨다.이에 대해서는 다음 섹션에서 설명합니다.

면내 및 면외 방향을 계산하려면 속도와 자기장 벡터의 성분을 구하고 힘 값을 계산해야 합니다.이동 방향의 힘의 구성요소는 궤도 상승 능력을 향상시키는 역할을 하며, 추력의 면외 구성요소는 기울기를 변화시킵니다.아래 그림에서 자기장 벡터는 오로지 북쪽(또는 y축) 방향이며, 그 결과 궤도에 어느 정도 기울어진 힘을 볼 수 있다.기울기가 없는 궤도는 모든 추력을 면내 방향으로 ^[70]가질 것이다.

면내 및 면외의 힘에 대해 설명합니다.

Electrodynamic Tether [69]시스템의 드래그 효과.

테더가 중력 구배와 정렬되지 않도록 테더 시스템의 천체를 안정화하는 작업이 수행되었습니다.아래 그림은 EDT 시스템이 일반적인 궤도에 대해 직면하게 될 드래그 효과를 보여줍니다.면내 각도α_ip 및 면외 각도α_op은 시스템의 엔드 질량을 증가시키거나 피드백 ^[69]기술을 사용하여 줄일 수 있습니다.중력 정렬의 편차를 이해하고 시스템 설계에서 설명해야 합니다.

성간 여행

EDT 시스템의 적용은 국부 거품의 국부적 성간 매체를 이용하여 성간 여행을 위해 검토되고 연구되어 왔다.1인당 12kW의 요건을 갖춘 50명의 승무원이 탑승 전력을 공급하기 위해 EDT 시스템을 사용하는 것이 가능한 것으로 밝혀졌다.에너지 생성은 우주선의 운동 에너지를 희생하여 이루어진다.반대로 가속을 위해 EDT 시스템을 사용할 수 있습니다.그러나 이것은 효과가 없는 것으로 밝혀졌다.EDT 시스템을 이용한 스러스트리스 선회는 항로 보정 및 성간 공간에서의 랑데뷰를 가능하게 합니다.그러나 3.7*10km¹⁶(약 3.7광년)^[71]의 매우 큰 회전반경 때문에 우주선이 동력빔에 재진입하거나 수많은 태양계 통과를 할 수 있도록 고속 추진력 없는 선회로는 허용하지 않을 것이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

일반 정보

• 코스모, M.L. 및 로렌지니, "우주 핸드북", NASA Marchall Space Flight Center, 1997, 페이지 274–1-274.
• Mariani, F., Candidi, M., Orsini, S., "TSS-1R 중 TEMAG 실험에 의한 고전압 피복 관찰자를 통한 전류 흐름", 지구물리학 연구 서신, Vol. 25, No.4, 1998, 페이지 425–28.

인용문

추가 정보

• 도브로볼리, M. (1979년)전기 동적인 테더에 의해 유도되는 파동 및 입자 현상.SAO 특별 보고서, 388. 케임브리지, 매스: 스미스소니언 연구소 천체물리 관측소.
• 윌리엄슨, P. R.(1986년)전기 다이내믹 테더의 고전압 특성 및 동력 및 추진 최종 보고서 생성.NASA CR-178949입니다워싱턴 DC: 미국 항공 우주국.

외부 링크

관련 특허

• 미국 특허 3,174,705 "우주정거장 및 시스템 동일 작동"
• 미국 특허 3,205,381, "이온 대기 배터리"
• 미국 특허 4,097,010 "동력 우주선에 긴 밧줄로 연결된 위성"
• 미국 특허 6,116,544 "전기 동적 테더 및 사용 방법"

출판물

• Samanta Roy, R.I.; Hastings, D.E.; Ahedo, E. (1992). "Systems analysis of electrodynamic tethers". J Spacecr Rockets. 29 (3): 415–424. Bibcode:1992JSpRo..29..415S. doi:10.2514/3.26366.
• Ahedo, E.; Sanmartin, J.R. (March–April 2002). "Analysis of bare-tethers systems for deorbiting Low-Earth-Orbit satellites". J Spacecr Rockets. 39 (2): 198–205. Bibcode:2002JSpRo..39..198A. doi:10.2514/2.3820.
• Peláez, J.; Sánchez-Arriaga, G.; Sanjurjo-Rivo, M. "Orbital debris mitigation with self-balanced electrodynamic tethers". {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
• Cosmo, M. L. 및 E. C. 로렌지니, "우주 핸드북의 테더스" (3번째 에디)1997년 12월 매사추세츠주 케임브리지 스미스소니언 천체물리관측소에서 NASA/MSFC용으로 준비. (PDF)
• Estes, R.D.; Lorenzini, E.C.; Sanmartín, J.R.; Martinez-Sanchez, M.; Savich, N.A. (December 1995). "New High-Current Tethers: A Viable Power Source for the Space Station? A White Paper" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2006-02-18.
• Savich, N.A.; Sanmartín, J.R. (1994). "Short, High Current Electrodynamic Tether". Proc. Int. Round Table on Tethers in Space. p. 417.
• McCoy, James E.; et al. (April 1995). "Plasma Motor-Generator (PMG) Flight Experiment Results". Proceedings of the 4th International conference on Tethers in Space. Washington DC. pp. 57–84.

기타 기사

• "2011-05-17 웨이백 머신에 보관된 전자동 테더"Tethers.com 를 참조해 주세요.
• "셔틀 전기 다이내믹 테더 시스템(SET)"
• 엔리코 로렌지니와 후안 산마르틴, "우주에서의 전기 역학 테더; 기본적인 물리 법칙을 이용함으로써 테더는 우주 비행을 위한 저비용 전력, 항력, 추력 및 인공 중력을 제공할 수 있다."Scientific American, 2004년 8월
• '테더'천문학 연구 가이드, BookRags.
• 데이비드 P.스턴, "우주 끈 실험" 2001년 11월 25일