Photon rocket
ಫೋಟಾನ್ ರಾಕೆಟ್ ಒಂದು ರಾಕೆಟ್ ಆಗಿದ್ದು, ಅದರ ಮುಂದೂಡಿಕೆಗಾಗಿ ಹೊರಸೂಸುವ ಫೋಟಾನ್ಗಳ (ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯಿಂದ ವಿಕಿರಣ ಒತ್ತಡ) ಆವೇಗದಿಂದ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಫೋಟಾನ್ ರಾಕೆಟ್ಗಳನ್ನು ಅಂತರತಾರಾ ಹಾರಾಟವನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುವ ಒಂದು ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ ಎಂದು ಚರ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದಕ್ಕೆ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯನ್ನು ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದ ಕನಿಷ್ಠ 10 ಪ್ರತಿಶತದಷ್ಟು ವೇಗಕ್ಕೆ ಮುನ್ನಡೆಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ, v ≈ 0.1c = 30,000 km/s. ಫೋಟಾನ್ ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್ ಅನ್ನು ಲಭ್ಯವಿರುವ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಅಂತರತಾರಾ ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಸ್ಥಾಪಿತ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಮೇಲೆ ಸ್ಥಾಪಿತವಾಗಿದೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಫೋಟಾನ್ ರಾಕೆಟ್ಗಳನ್ನು ಪರಮಾಣು ಫೋಟಾನಿಕ್ ರಾಕೆಟ್ನಲ್ಲಿರುವಂತೆ ಆನ್ಬೋರ್ಡ್ ಜನರೇಟರ್ಗಳಿಂದ ಚಾಲಿತವಾಗುವಂತೆ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾಗಿದೆ. ಅಂತಹ ರಾಕೆಟ್ನ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಪಠ್ಯಪುಸ್ತಕ ಪ್ರಕರಣವು ಎಲ್ಲಾ ಇಂಧನವನ್ನು ಒಂದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಹೊರಸೂಸುವ ಫೋಟಾನ್ಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಸೂಕ್ತ ಪ್ರಕರಣವಾಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚು ವಾಸ್ತವಿಕ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗಳಲ್ಲಿ, ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಕಿರಣವು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಬೆಸೆಯಲ್ಪಟ್ಟಿಲ್ಲ, ಎಲ್ಲಾ ಇಂಧನವನ್ನು ಫೋಟಾನ್ಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಇತ್ಯಾದಿಗಳನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಇಂಧನ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ರಾಕೆಟ್ ದೊಡ್ಡ ಹಡಗು ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯು ಸಾಗಿಸದಿರುವವರೆಗೆ ರಾಕೆಟ್ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ನಿವಾರಿಸಬಹುದು. ಬೀಮ್ಡ್ ಲೇಸರ್ ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್ (ಬಿ. ಎಲ್. ಪಿ.) ನಲ್ಲಿ, ಫೋಟಾನ್ ಜನರೇಟರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯನ್ನು ಭೌತಿಕವಾಗಿ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಲೇಸರ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲದಿಂದ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಗೆ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಪ್ರಸಾರ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಫೋಟಾನ್ ಪ್ರತಿಫಲನದ ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡದ ಉತ್ಪಾದನಾ ದಕ್ಷತೆಯಿಂದಾಗಿ ಬಿ. ಎಲ್. ಪಿ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ. ಫೋಟಾನ್ ಥ್ರಸ್ಟರ್ನ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವಲ್ಲಿ ಅಂತರ್ಗತವಾದ ಅಸಮರ್ಥತೆಯನ್ನು ನಿವಾರಿಸುವ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಮಾರ್ಗವೆಂದರೆ ಎರಡು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರತಿಫಲನ ಕನ್ನಡಿಗಳ ನಡುವೆ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಆವೇಗದ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ವರ್ಧಿಸುವುದು, ಒಂದು ಸ್ಥಾಯಿ ಅಥವಾ ಥ್ರಸ್ಟರ್ನ ಮೇಲೆ, ಇನ್ನೊಂದು "ನೌಕಾಯಾನ". ವೇಗ ಒಂದು ಆದರ್ಶ ಫೋಟಾನ್ ರಾಕೆಟ್ ತಲುಪುವ ವೇಗವು (ರಾಕೆಟ್ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ವಿಶ್ರಾಂತಿ ಪಡೆದಿರುವ ಉಲ್ಲೇಖ ಚೌಕಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ), ಬಾಹ್ಯ ಶಕ್ತಿಗಳ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಅದರ ಆರಂಭಿಕ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆಃ ಆರಂಭಿಕ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಎಲ್ಲಿದೆ ಮತ್ತು ಇದು ಅಂತಿಮ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಾಗಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಒಂದು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯು ಶುದ್ಧ ಸಮ್ಮಿಳನ ರಿಯಾಕ್ಟರ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು,-ಅರ್ಥವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಆರಂಭಿಕ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಿದರೆ, ಅದನ್ನು ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ-ಮತ್ತು ಈ ಎಲ್ಲಾ ಶಕ್ತಿಯು ಪ್ರಯಾಣದ ದಿಕ್ಕನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುವ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಫೋಟಾನ್ಗಳಾಗಿ ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಿ, ಮತ್ತು ಸಮ್ಮಿಳನ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು (ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್) ಹಡಗಿನಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಿ, ಅಂತಿಮ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ಇರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯು ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದ 1/1000 ವೇಗವನ್ನು ತಲುಪುತ್ತದೆ. ಸಮ್ಮಿಳನ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶಕ್ಕೆ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಿದರೆ, ವೇಗವು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಮೇಲಿನ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಅದನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು ಬಳಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಲ್ಲಿನ ಎಲ್ಲಾ ಇಳಿಕೆಯನ್ನು ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸುತ್ತದೆ. ಫೋಟಾನ್ ರಾಕೆಟ್ ವೇಗಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಗಾಮಾ ಅಂಶವು ಸರಳ ಅಭಿವ್ಯಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆಃ 10 ಪ್ರತಿಶತ ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿ, ಗಾಮಾ ಅಂಶವು ಸುಮಾರು 1.005 ಆಗಿದೆ, ಇದು ಸುಮಾರು 0.9 ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ಷಿಪಣಿಯು ತನ್ನ ಇಂಧನವನ್ನು ಸುಟ್ಟುಹೋದ ನಂತರ ಅದರ ನಾಲ್ಕು-ಆವೇಗವನ್ನು ನಾವು ಸೂಚಿಸುತ್ತೇವೆ, ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ನಾಲ್ಕು-ಆವೇಗವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತೇವೆ. ನಾಲ್ಕು-ಆವೇಗದ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆಃ ಎರಡೂ ಬದಿಗಳನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸುವುದು (ಅಂದರೆ. ಎರಡೂ ಬದಿಗಳ ಲೊರೆಂಟ್ಜ್ ಆಂತರಿಕ ಉತ್ಪನ್ನವನ್ನು ತಮ್ಮೊಂದಿಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ): ಶಕ್ತಿ-ಆವೇಗದ ಸಂಬಂಧದ ಪ್ರಕಾರ, ನಾಲ್ಕು-ಆವೇಗದ ವರ್ಗವು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ವರ್ಗಕ್ಕೆ ಸಮನಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಏಕೆಂದರೆ ಫೋಟಾನ್ಗಳು ಶೂನ್ಯ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ನಾವು ವಿಶ್ರಾಂತಿ ಚೌಕಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದಾಗ (ಅಂದರೆ. ರಾಕೆಟ್ನ ಶೂನ್ಯ-ಆವೇಗದ ಚೌಕಟ್ಟು), ರಾಕೆಟ್ನ ಆರಂಭಿಕ ನಾಲ್ಕು-ಆವೇಗವುಃ ಆದರೆ ಅಂತಿಮ ನಾಲ್ಕು-ಆವೇಗವುಃ ಆದ್ದರಿಂದ, ಮಿಂಕೊವ್ಸ್ಕಿ ಆಂತರಿಕ ಉತ್ಪನ್ನವನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಂಡು (ನಾಲ್ಕು-ವಾಹಕವನ್ನು ನೋಡಿ), ನಾವು ಪಡೆಯುತ್ತೇವೆಃ ನಾವು ಈಗ ಗಾಮಾ ಅಂಶಕ್ಕಾಗಿ ಪರಿಹರಿಸಬಹುದು, ಪಡೆಯುವುದುಃ ಗರಿಷ್ಠ ವೇಗದ ಮಿತಿ ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ಫೋಟಾನ್ ರಾಕೆಟ್ನ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ವೇಗದ ಮಿತಿಯು ಬೆಳಕಿನ ವೇಗಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ. ಹೌಗ್ ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಬೆಳಕಿನ ವೇಗಕ್ಕಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಕಡಿಮೆ ಇರುವ ಆದರ್ಶ ಫೋಟಾನ್ ರಾಕೆಟ್ಗೆ ಗರಿಷ್ಠ ವೇಗದ ಮಿತಿಯನ್ನು ಸೂಚಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅವನ ಸಮರ್ಥನೆಗಳನ್ನು ಟೊಮಾಸಿನಿ ಮತ್ತು ಇತರರು ವಿರೋಧಿಸಿದ್ದಾರೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಅಂತಹ ವೇಗವನ್ನು ಸಾಪೇಕ್ಷ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗೆ ರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಫ್ರೇಮ್-ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ. ಫೋಟಾನ್ ಜನರೇಟರ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, ಪರಮಾಣು ವಿದಳನ ಮತ್ತು ಸಮ್ಮಿಳನದಿಂದ ಚಾಲಿತವಾದ ಆನ್ಬೋರ್ಡ್ ಫೋಟಾನ್ ರಾಕೆಟ್ಗಳು ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ದಕ್ಷತೆಯಿಂದ ವೇಗದ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಇಲ್ಲಿ ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಒಂದೇ ಹಂತವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ. ಫೋಟಾನ್ ರಾಕೆಟ್/ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯ ಒಟ್ಟು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ಎಂ ಎಂದು ಭಾವಿಸೋಣ, ಅದು α <1 ರೊಂದಿಗೆ αM ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಇಂಧನಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಇಂಧನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್-ಸಿಸ್ಟಮ್ ಎನರ್ಜಿ ಕನ್ವರ್ಷನ್ ದಕ್ಷತೆಗೆ γ ಎಂದು ಮತ್ತು ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್-ಸಿಸ್ಟಮ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಫೋಟಾನ್ ಎನರ್ಜಿ ಕನ್ವರ್ಷನ್ ದಕ್ಷತೆಗೆ δ′1 ಎಂದು ಭಾವಿಸಿದರೆ, ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್ಗಾಗಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಗರಿಷ್ಠ ಒಟ್ಟು ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು, EP ಎಂದು ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂತಹ ಪರಮಾಣು ಚಾಲಿತ ರಾಕೆಟ್ಗಳ ಗರಿಷ್ಠ ವೇಗದ ಮಿತಿಗಳು ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದ (60 ಕಿಮೀ/ಸೆ) 0.02% ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಆನ್ಬೋರ್ಡ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಫೋಟಾನ್ ರಾಕೆಟ್ಗಳು ಅಂತರತಾರಾ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಲ್ಲ. ಕೋಷ್ಟಕ 1 ಆದರ್ಶಪ್ರಾಯ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪರಮಾಣು ಫೋಟಾನ್ ಜನರೇಟರ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಫೋಟಾನ್ ರಾಕೆಟ್ಗಳಿಂದ ಪಡೆಯಬಹುದಾದ ಗರಿಷ್ಠ ವೇಗ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಫೋಟಾನಿಕ್ ಲೇಸರ್ ಥ್ರಸ್ಟರ್ನಂತಹ ಬೀಮ್ಡ್ ಲೇಸರ್ ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್, ತಾತ್ವಿಕವಾಗಿ ಬೆಳಕಿನ ವೇಗವನ್ನು ತಲುಪುವ ಗರಿಷ್ಠ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯ ವೇಗವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಬೀಮ್-ಚಾಲಿತ ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್ ಲೇಸರ್ ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಫೋಟಾನಿಕ್ ರಾಕೆಟ್ ಟಿಪ್ಪಣಿಗಳು ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಬಾಹ್ಯ ಕೊಂಡಿಗಳು ಫೋಟಾನ್ ರಾಕೆಟ್ಗಳಿಗೆ ಏನಾಯಿತು? ರಾಕೆಟ್ ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್