23 -- Andrew Higgins - Dynamic Soaring as a Means to Exceed the Solar Wind Speed
Author: Andrew Higgins, PhD, Aeronautics and Astronautics, Professor, McGill University
Background: A number of concepts exist for exploiting the solar wind as a means of propulsion: the MagSail, the e-sail, and the plasma magnet. All of these concepts work predominately as drag devices and thus are limited to velocities equal to the solar wind (~700 km/s), with only limited ability to generate force transverse to the local direction of the solar wind (i.e., lift). An interesting possibility to be explored is dynamic soaring: Exploiting the difference in wind speed in two different regions of space. Albatrosses and sailplanes are known to use this technique, circling in and out of regions of wind shear. Birch (JBIS, 1989) suggested such a technique could be used via a “MHD Wing” for interstellar travel applications, but did not explore the concept further.
Objective: The potential for dynamic soaring to enable a spacecraft using the dynamic pressure of the solar wind in order to greatly exceed the wind speed will be explored. Analysis of the concepts will be organized around passive (meaning simple wing- or sail-like structures) and active (wherein there is a power and thrust interaction with the solar wind) approaches.
Methods: For passive methods, charged particle interaction with static electromagnetic fields will be directly numerically simulated and the lift and drag values derived. Techniques of generating electromagnetic fields capable of providing ideally (specular) reflection of particles will be assessed. For active methods, the ability to extract power from the wind and accelerate a transverse flow—thus generating lift—will be analyzed. Simple analytic models of the fast/slow solar wind and the termination shock will be adopted to explore the required trajectories for soaring. 3-degree-of-freedom simulations of spacecraft trajectories will be performed to assess the potential gains that might be realized by the dynamic soaring maneuver.
Results: While passive methods appear capable of generating high lift-to-drag ratio, the requisite structural mass limits them to very low accelerations and thus not directly applicable to interstellar flight. Active concepts wherein plasma structures have a power and momentum transfer interaction with the solar wind are more promising, but have greater uncertainty associated with their principles of operation.
1 view
3386
1275
1 month ago 00:53:49 1
Как серый кардинал Кремля пытался купить звезд: БГ, Земфиру, Би-2, «Агату Кристи»
1 month ago 00:39:27 1
КАК МОЗГ ЛЕЧИТ ПОЗВОНОЧНИК И ВСЁ ТЕЛО!
1 month ago 00:47:50 1
11 ПЛОХИХ ПРИВЫЧЕК, КОТОРЫЕ ЗАСТАВЛЯЮТ ВАС СТАРЕТЬ БЫСТРЕЕ | СТОИЦИЗМ
1 month ago 01:41:46 1
Войны России в Средней Азии в 1859 - 1870 гг. Походы в Коканд, Бухару, Хиву / Борис Кипнис / №149
1 month ago 00:06:14 1
Ржаные лепешки за 15 минут. Настоящий русский хлеб
1 month ago 00:19:34 1
Каким он был - автор романа “1984“? Становление писателя Оруэлла
1 month ago 00:17:05 1
Мой топ синтезаторов 2024
1 month ago 00:56:48 2
День матери в ДШИ
1 month ago 01:20:19 1
Империя без крестьян. Причины революции [разбор Асафьева]
1 month ago 00:53:34 1
Гранитный Цех - КИСЛОРОД (album 2018)
1 month ago 01:33:19 1
Орнамент170 подкаст 03 // Hoji
1 month ago 00:25:49 1
Избиения в школе, аутизм и будущий президент США! Скрытая правда про Илона Маска
1 month ago 00:15:21 1
AIRSHOW CHINA 2022 - выставка военных технологий Китая / Новые типы оружия, дроны-невидимки и роботы
1 month ago 00:24:31 1
Стукачи среди нас. Вся правда о доносчиках Кремля. Царьград, Михалков, Собчак / МОЖЕМ ОБЪЯСНИТЬ
1 month ago 00:00:00 1
Вреден ли кофе для работы щитовидной железы?🧐
1 month ago 00:10:20 1
Ростислав Ищенко. Я в бешенстве
1 month ago 01:04:19 1
Римлянам: 8. Евангелие — сила для триумфа в трудностях | Рим. 8:31-39 || Алексей Коломийцев
1 month ago 00:17:34 1
Intel Core i7-2600 в 2023 году в самых тяжелых играх! Тянет ли Starfield? Стоит ли апгрейд на 1155?
1 month ago 00:20:58 1
Крысы побежали с корабля // Экономическая ядерная бомба запущена (А. Лежава)
1 month ago 00:02:01 1
Не забудемо 1932 - 1933. Пам’ятаємо.
1 month ago 00:00:00 7
7th Interuniversity Team Battle на ! Играю за Политех!
1 month ago 01:16:09 1
SokolovBrothers - работа в шоу бизнесе, ошибки в поклонении / Чай с Жасмин
1 month ago 00:03:38 1
Աստծուց մխիթարություն ընդունելու կերպերը (թ․) - «Քո հրաշքն՝ ամեն օր»։
1 month ago 00:44:08 1
Возможно ли в России сопротивление? | Роман Попков, Легион «Свобода России» | подкаст