Elektrodynamisk binde - Electrodynamic tether

Middels nærbilde, fanget med et 70 mm kamera, viser distribusjon av bundet satellitt system .

Elektrodynamiske tettere ( EDTs ) er ledende ledninger , for eksempel en utplassert fra en tether-satellitt, som kan fungere på elektromagnetiske prinsipper som generatorer , ved å konvertere kinetisk energi til elektrisk energi , eller som motorer , konvertere elektrisk energi til kinetisk energi. Elektrisk potensial genereres over et ledende bånd ved sin bevegelse gjennom planetens magnetfelt.

En rekke oppdrag har demonstrert elektrodynamiske binder i rommet, spesielt TSS-1 , TSS-1R og Plasma Motor Generator (PMG) eksperimenter.

Tether fremdrift

Som en del av et tether-fremdriftssystem , kan håndverk bruke lange, sterke ledere (selv om ikke alle tether er ledende) for å endre banene til romfartøyet . Det har potensial til å gjøre romfart betydelig billigere. Når likestrøm påføres forankringen, utøver den en Lorentz-kraft mot magnetfeltet, og forankringen utøver en kraft på kjøretøyet. Den kan brukes enten til å akselerere eller bremse et romfartøy i bane.

I 2012 ble selskapet Star Technology and Research tildelt en kontrakt på 1,9 millioner dollar for å kvalifisere et tether-fremdriftssystem for fjerning av orbitalrusk .

Bruk for ED-tethers

Gjennom årene har mange applikasjoner for elektrodynamiske tettere blitt identifisert for potensiell bruk i industri, myndigheter og vitenskapelig leting. Tabellen nedenfor er et sammendrag av noen av de potensielle søknadene som hittil er foreslått. Noen av disse applikasjonene er generelle begreper, mens andre er veldefinerte systemer. Mange av disse konseptene overlapper seg til andre områder; de plasseres imidlertid ganske enkelt under den mest hensiktsmessige overskriften for formålet med denne tabellen. Alle applikasjonene nevnt i tabellen er utdypet i Tethers Handbook. Tre grunnleggende konsepter som teter har, er tyngdekraftsgradienter, momentumutveksling og elektrodynamikk. Potensielle tether-applikasjoner kan sees nedenfor:

ISS starter på nytt

EDT har blitt foreslått for å opprettholde ISS-bane og spare kostnadene for kjemisk drivstoff på nytt. Det kan forbedre kvaliteten og varigheten av mikrogravitasjonsforholdene.

Grunnleggende om elektrodynamisk tether

Illustrasjon av EDT-konseptet

Valget av metallederen som skal brukes i et elektrodynamisk bånd bestemmes av en rekke faktorer. Primære faktorer inkluderer vanligvis høy elektrisk ledningsevne og lav tetthet . Sekundære faktorer, avhengig av applikasjonen, inkluderer kostnad, styrke og smeltepunkt.

En elektromotorisk kraft (EMF) genereres over et forankringselement når den beveger seg i forhold til et magnetfelt. Styrken er gitt av Faradays lov om induksjon :

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

Uten tap av generalitet antas det at tether-systemet er i bane rundt jorden og det beveger seg i forhold til jordens magnetfelt. Tilsvarende, hvis strøm strømmer i tether-elementet, kan en kraft genereres i samsvar med Lorentz-kraftligningen

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

I selvdrevet modus ( deorbit- modus) kan denne EMF brukes av tether-systemet til å drive strømmen gjennom tetheren og andre elektriske belastninger (f.eks. Motstander, batterier), avgi elektroner i den utgående enden eller samle elektroner motsatt . I boost-modus må innebygde strømforsyninger overvinne denne bevegelses-EMF-en for å kjøre strøm i motsatt retning, og dermed skape en kraft i motsatt retning, som vist i figuren nedenfor, og øke systemet.

Ta for eksempel oppdraget NASA Propulsive Small Expendable Deployer System (ProSEDS) som vist i figuren ovenfor. I 300 km høyde er jordens magnetfelt i retning nord-sør omtrent 0,18–0,32  gauss opp til ~ 40 ° helning, og banehastigheten i forhold til det lokale plasmaet er omtrent 7500 m / s. Dette resulterer i et V _emf- område på 35-250 V / km langs 5 ​​km lengde på tether. Denne EMF dikterer den potensielle forskjellen over det nede båndet som styrer hvor elektroner blir samlet og / eller frastøtt. Her er ProSEDS de-boost tether-systemet konfigurert for å muliggjøre elektroninnsamling til den positivt forutinnlagte delen av den høye tetheren, og returneres til ionosfæren i den nedre høyden. Denne strømmen av elektroner gjennom lengden på tetheren i nærvær av jordens magnetfelt skaper en kraft som produserer et dragkraft som hjelper med å avbøye systemet, gitt av ligningen ovenfor. Boost-modusen ligner på de-orbit-modusen, bortsett fra det faktum at en høyspenningsstrømforsyning (HVPS) også settes inn i serie med tether-systemet mellom tetheren og den høyere positive potensialenden. Strømforsyningsspenningen må være større enn EMF og polar motsatt. Dette driver strømmen i motsatt retning, noe som igjen fører til at enden med høyere høyde blir negativt ladet, mens den nedre høyden er positivt ladet (antar vi at en standard øst til vest bane rundt jorden).

For å ytterligere understreke det de-boostende fenomenet, kan en skjematisk skisse av et bundet tether-system uten isolasjon (alt bare) ses i figuren nedenfor.

Strøm- og spenningsdiagrammer kontra avstanden til en netting som fungerer i generatormodus (de-boost).

Toppen av diagrammet, punkt A , representerer slutten av elektronoppsamlingen. Bunnen av bindingen, punkt C , er enden av elektronutslipp. Tilsvarende, og representerer potensialforskjellen fra deres respektive tether-ender til plasmaet, og er potensialet hvor som helst langs tetheren med hensyn til plasmaet. Til slutt er punkt B det punktet der potensialet til tetheren er lik plasmaet. Plasseringen av punkt B vil variere avhengig av forankringens likevektstilstand, som bestemmes av løsningen av Kirchhoffs spenningslov (KVL) ${\ displaystyle V _ {\ mathrm {anode}}}$${\ displaystyle V _ {\ mathrm {cathode}}}$${\ displaystyle V-V_ {p}}$

${\ displaystyle V _ {\ mathrm {anode}} + \ int _ {A} ^ {C} I (y) \, dR_ {t} + R _ {\ mathrm {load}} I_ {C} + V _ {\ mathrm {emit}} + V _ {\ mathrm {cathode}} = V _ {\ mathrm {emf}}}$

og Kirchhoffs gjeldende lov (KCL)

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

langs båndet. Her , og beskriv gjeldende gevinst fra punkt A til B , gjeldende tapt fra henholdsvis punkt B til C og gjeldende tapt ved punkt C.${\ displaystyle I_ {AB}}$${\ displaystyle I_ {BC}}$${\ displaystyle I_ {C}}$

Siden strømmen endrer seg kontinuerlig langs den bare lengden på båndet, blir det potensielle tapet på grunn av ledningens resistive natur representert som . Langs en uendelig liten del av tether er motstanden multiplisert med strømmen som beveger seg over den delen det resistive potensielle tapet. ${\ displaystyle \ textstyle \ int _ {A} ^ {C} I (y) \, dR_ {t}}$${\ displaystyle dR_ {t}}$${\ displaystyle I (y)}$

Etter å ha evaluert KVL & KCL for systemet, vil resultatene gi en nåværende og potensiell profil langs bindingen, som vist i figuren ovenfor. Dette diagrammet viser at det fra punkt A til bundet til punkt B er en positiv potensiell forspenning som øker den oppsamlede strømmen. Under det punktet blir det negativt og samlingen av ionestrøm begynner. Siden det tar en mye større potensialforskjell å samle en ekvivalent mengde ionestrøm (for et gitt område), reduseres den totale strømmen i tetheren med en mindre mengde. Deretter, ved punkt C , blir den gjenværende strømmen i systemet trukket gjennom den resistive belastningen ( ), og sendes ut fra en elektronemitterende enhet ( ), og til slutt over plasmaskjeden ( ). KVL-spenningssløyfen lukkes deretter i ionosfæren der potensialforskjellen faktisk er null. ${\ displaystyle V-V_ {p}}$${\ displaystyle R _ {\ mathrm {load}}}$${\ displaystyle V _ {\ mathrm {emit}}}$${\ displaystyle V _ {\ mathrm {cathode}}}$

På grunn av naturen til de bare EDT-ene er det ofte ikke valgfritt å ha hele tettet. For å maksimere systemets skyveevne, bør en betydelig del av det nede båndet isoleres. Denne isolasjonsmengden avhenger av en rekke effekter, hvorav noen er plasmadensitet, båndlengde og -bredde, banehastighet og jordens magnetiske flytdensitet.

Tethers som generatorer

Et romobjekt, dvs. en satellitt i bane rundt jorden, eller ethvert annet romobjekt, enten naturlig eller menneskeskapt, er fysisk koblet til bindingssystemet. Forankringssystemet omfatter en distribuerer hvorfra en ledende forankring med et blott segment strekker seg oppover fra romobjektet. Den positivt partiske anodeenden av tether samler elektroner fra ionosfæren når romobjektet beveger seg i retning over jordens magnetfelt. Disse elektronene strømmer gjennom den ledende strukturen til tetheren til kraftsystemets grensesnitt, der den leverer strøm til en tilhørende belastning, ikke vist. Elektronene strømmer deretter til den negativt forspente katoden der elektroner blir kastet ut i romplasmaet, og fullfører dermed den elektriske kretsen. (kilde: US patent 6.116.544, "Elektrodynamisk forankring og bruksmåte".)

En elektrodynamisk forankring er festet til et objekt, hvor forankringen er orientert i en vinkel mot den lokale vertikale mellom objektet og en planet med et magnetfelt. Tetherens ytterste ende kan bli liggende bar, noe som gir elektrisk kontakt med ionosfæren . Når forankringen skjærer planetens magnetfelt , genererer den en strøm, og konverterer dermed noe av den kretsende kroppens kinetiske energi til elektrisk energi. Funksjonelt strømmer elektroner fra romplasmaet inn i den ledende bindingen, føres gjennom en resistiv belastning i en kontrollenhet og sendes ut i romplasmaet av en elektronemitter som frie elektroner. Som et resultat av denne prosessen virker en elektrodynamisk kraft på bundet og festet objekt, og bremser omløpsbevegelsen. I løs forstand kan prosessen sammenlignes med en konvensjonell vindmølle - motstandskraften til et resistivt medium (luft eller, i dette tilfellet magnetosfæren) brukes til å konvertere den kinetiske energien til relativ bevegelse (vind eller satellittens momentum ) til strøm. I prinsippet er kompakte kraftstrømgeneratorer med høy strøm, mulig, og med grunnleggende maskinvare ser det ut til å være oppnåelige titalls, hundrevis og tusenvis av kilowatt.

Spenning og strøm

NASA har utført flere eksperimenter med Plasma Motor Generator (PMG) teter i rommet. Et tidlig eksperiment brukte en 500 meter ledende tether. I 1996 gjennomførte NASA et eksperiment med en 20.000 meter ledende tether. Da tetheren ble fullt utplassert under denne testen, genererte bane-tetheren et potensial på 3500 volt. Denne gjennomføringen av enkeltlinjebinding ble kuttet etter fem timers distribusjon. Det antas at feilen var forårsaket av en elektrisk lysbue generert av den ledende tetherens bevegelse gjennom jordens magnetfelt.

Når et bånd flyttes med en hastighet ( v ) vinkelrett på jordens magnetfelt ( B ), observeres et elektrisk felt i tetherens referanseramme. Dette kan oppgis som:

E = v * B = v B

Retningen til det elektriske feltet ( E ) er i rett vinkel på både båndets hastighet ( v ) og magnetfeltet ( B ). Hvis tetheren er en leder, fører det elektriske feltet til forskyvning av ladninger langs tetheren. Vær oppmerksom på at hastigheten som brukes i denne ligningen er orbitalhastigheten til bindingen. Rotasjonshastigheten til jorden eller dens kjerne er ikke relevant. I denne forbindelse, se også homopolar generator .

Spenning over leder

Med en lang ledende ledning med lengden L , genereres et elektrisk felt E i ledningen. Den produserer en spenning V mellom motsatte ender av ledningen. Dette kan uttrykkes som:

${\ displaystyle V = \ mathbf {E} \ cdot \ mathbf {L} = EL \ cos \ tau = vBL \ cos \ tau}$

der vinkelen τ er mellom lengdevektoren ( L ) for bundet og den elektriske feltvektoren ( E ), antatt å være i vertikal retning i rette vinkler mot hastighetsvektoren ( v ) i plan og magnetfeltvektoren ( B ) er ute av flyet.

Strøm i leder

En elektrodynamisk forankring kan beskrives som en type termodynamisk "åpent system" . Elektrodynamiske tether-kretser kan ikke fullføres ved å bare bruke en annen ledning, siden en annen tether vil utvikle en lignende spenning. Heldigvis er jordens magnetosfære ikke "tom", og i nær-jord-regioner (spesielt nær jordens atmosfære) eksisterer det høyt elektrisk ledende plasmaer som holdes delvis ionisert av solstråling eller annen strålende energi . Elektron- og ionetettheten varierer i henhold til forskjellige faktorer, for eksempel plassering, høyde, årstid, solflekkesyklus og forurensningsnivå. Det er kjent at en positivt ladet bare leder lett kan fjerne frie elektroner ut av plasmaet. For å fullføre den elektriske kretsen er det således behov for et tilstrekkelig stort område med uisolert leder ved den øvre, positivt ladede enden av forankringen, og derved tillater strøm å strømme gjennom forankringen.

Det er imidlertid vanskeligere for den motsatte (negative) enden av båndet å løse ut frie elektroner eller å samle positive ioner fra plasmaet. Det er sannsynlig at ved bruk av et veldig stort oppsamlingsområde i den ene enden av forankringen, kan nok ioner samles opp for å tillate betydelig strøm gjennom plasmaet. Dette ble demonstrert under Shuttle-baneens TSS-1R-oppdrag, da selve skytten ble brukt som en stor plasmakontaktor for å gi over en ampere strøm. Forbedrede metoder inkluderer å lage en elektronemitter, slik som en termionisk katode , plasmakatode, plasmakontaktor eller feltelektronemisjonsenhet . Siden begge ender av bindingen er "åpne" for det omkringliggende plasmaet, kan elektroner strømme ut av den ene enden av bindingen mens en tilsvarende strøm av elektroner kommer inn i den andre enden. På denne måten kan spenningen som induseres elektromagnetisk i tetheren føre til at strøm strømmer gjennom det omgivende rommiljøet , og fullfører en elektrisk krets gjennom det som ved første øyekast ser ut til å være en åpen krets .

Tether strøm

Mengden strøm ( I ) som strømmer gjennom et bånd avhenger av forskjellige faktorer. En av disse er kretsens totale motstand ( R ). Kretsens motstand består av tre komponenter:

1. den effektive motstanden til plasmaet,
2. båndets motstand, og
3. en kontrollvariabel motstand.

I tillegg er det behov for en parasittbelastning . Strømbelastningen kan ha form av en ladeenhet som igjen lader reservekilder som batterier. Batteriene til gjengjeld vil bli brukt til å kontrollere strøm- og kommunikasjonskretser, samt drive elektronemitterende enheter i den negative enden av bindingen. Som sådan kan tetheren være helt selvdrevet, i tillegg til den opprinnelige ladningen i batteriene for å gi elektrisk strøm til distribusjons- og oppstartsprosedyren.

Ladebatteriets belastning kan sees på som en motstand som absorberer strøm, men lagrer denne for senere bruk (i stedet for å straks avgi varme). Den er inkludert som en del av "kontrollmotstanden". Ladebatteriets belastning blir ikke behandlet som en "basemotstand", siden ladekretsen kan slås av når som helst. Når den er av, kan operasjonene fortsette uten avbrudd ved å bruke strømmen som er lagret i batteriene.

Nåværende innsamling / utslipp for et EDT-system: teori og teknologi

Å forstå elektron- og ionestrømoppsamling til og fra det omgivende plasmaet er avgjørende for de fleste EDT-systemer. Enhver eksponert ledende seksjon av EDT-systemet kan passivt ('passiv' og 'aktiv' utslipp refererer til bruken av forhåndslagret energi for å oppnå ønsket effekt) samle elektron- eller ionestrøm, avhengig av romfartøyets elektriske potensial kroppen med hensyn til det omgivende plasmaet. I tillegg spiller geometrien til det ledende legemet en viktig rolle i størrelsen på kappen og dermed den totale oppsamlingsevnen. Som et resultat er det en rekke teorier for de forskjellige samlingsteknikkene.

De primære passive prosessene som styrer elektron- og ionesamlingen på et EDT-system er termisk strømoppsamling, ion-ram-samling påvirker, elektronfotoemisjon og muligens sekundær elektron- og ionemisjon. I tillegg er samlingen langs et tynt blankt bånd beskrevet ved bruk av orbital motion limited (OML) teori, så vel som teoretiske avledninger fra denne modellen, avhengig av den fysiske størrelsen med hensyn til plasma-Debye-lengden. Disse prosessene foregår langs det eksponerte ledende materialet i hele systemet. Miljø- og omløpsparametre kan påvirke mengden samlet strøm betydelig. Noen viktige parametere inkluderer plasmadensitet, elektron- og ionetemperatur, ionmolekylvekt, magnetfeltstyrke og banehastighet i forhold til plasmaet rundt.

Deretter er det aktive innsamlings- og utslippsteknikker involvert i et EDT-system. Dette skjer gjennom enheter som hule katodeplasma-kontaktorer, termioniske katoder og feltemitterarrayer. Den fysiske utformingen av hver av disse strukturene, så vel som dagens utslippsevner, blir grundig diskutert.

Bare ledende tenner

Begrepet nåværende samling til en bar ledende tether ble først formalisert av Sanmartin og Martinez-Sanchez. De bemerker at den mest arealeffektive strømoppsamlingssylindriske overflaten er en som har en effektiv radius mindre enn ~ 1 Debye-lengde der strømoppsamlingsfysikken er kjent som orbital motion limited (OML) i et kollisjonsfritt plasma. Etter hvert som den effektive radiusen til det ledende ledningsnettet øker forbi dette punktet, er det forutsigbare reduksjoner i samleeffektiviteten sammenlignet med OML-teorien. I tillegg til denne teorien (som er avledet for et ikke-flytende plasma), forekommer nåværende samling i rommet i et flytende plasma, som introduserer en annen samlingspåvirkning. Disse problemene blir utforsket nærmere nedenfor.

Orbit motion limited (OML) teori

Elektronens Debye-lengde er definert som den karakteristiske skjermingsavstanden i et plasma, og er beskrevet av ligningen

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

Denne avstanden, der alle elektriske felt i plasma som kommer fra den ledende kroppen, har falt av med 1 / e, kan beregnes. OML-teorien er definert med antagelsen om at elektronen Debye-lengden er lik eller større enn størrelsen på objektet og at plasmaet ikke flyter. OML-regimet oppstår når kappen blir tilstrekkelig tykk slik at baneeffekter blir viktige i partikkeloppsamlingen. Denne teorien utgjør og sparer partikkel energi og vinkelmoment. Som et resultat samles ikke alle partikler som rammer overflaten av den tykke kappen. Spenningen til oppsamlingsstrukturen i forhold til det omgivende plasmaet, så vel som den omgivende plasmadensiteten og temperaturen, bestemmer størrelsen på kappen. Denne akselererende (eller retarderende) spenningen kombinert med energien og momentet til de innkommende partiklene bestemmer mengden strøm samlet over plasmaskjeden.

Orbital-motion-limit-regimet oppnås når sylinderradiusen er liten nok til at alle innkommende partikkelbaner som samles opp avsluttes på sylinderens overflate er koblet til bakgrunnsplasmaet, uavhengig av deres opprinnelige vinkelmoment (dvs. ingen er koblet til til et annet sted på sondens overflate). Siden distribusjonsfunksjonen i et kvasi-nøytralt kollisjonsfritt plasma er konservert langs partikkelbaner, har alle "ankomstretninger" befolket tilsvarer en øvre grense for samlet strøm per arealenhet (ikke total strøm).

I et EDT-system er den beste ytelsen for en gitt tether-masse at en tether-diameter er valgt å være mindre enn en elektron-Debye-lengde for typiske ionosfæriske omgivelsesforhold (Typiske ionosfæriske forhold i området fra 200 til 2000 km høyde, har en T_e-rekkevidde fra 0,1 eV til 0,35 eV, og n_e varierer fra 10 ^ 10 m ^ -3 til 10 ^ 12 m ^ -3), så det er derfor innenfor OML-regimet. Tether geometrier utenfor denne dimensjonen har blitt adressert. OML-samlingen vil bli brukt som en grunnlinje når man sammenligner gjeldende samlingsresultater for forskjellige eksempler på tether-geometrier og størrelser.

I 1962 avledet Gerald H. Rosen ligningen som nå er kjent som OML-teorien om støvladning. I følge Robert Merlino fra University of Iowa ser Rosen ut til å ha kommet til ligningen 30 år før noen andre.

Avvik fra OML-teorien i et ikke-flytende plasma

Av en rekke praktiske grunner tilfredsstiller ikke den aktuelle samlingen til en bare EDT antagelsen om OML-samlingsteorien. Å forstå hvordan den forutsagte ytelsen avviker fra teorien er viktig for disse forholdene. To ofte foreslåtte geometrier for en EDT involverer bruk av en sylindrisk ledning og en flat tape. Så lenge det sylindriske båndet er mindre enn en Debye-lengde i radius, vil det samles i henhold til OML-teorien. Men når bredden overstiger denne avstanden, avviker samlingen i økende grad fra denne teorien. Hvis bindingsgeometrien er et flatt bånd, kan en tilnærming brukes til å konvertere normalisert båndbredde til en tilsvarende sylinderradius. Dette ble først gjort av Sanmartin og Estes og nylig ved bruk av den 2-dimensjonale kinetiske plasmaoppløseren (KiPS 2-D) av Choiniere et al.

Strømmende plasmaeffekt

Det er for øyeblikket ingen løsning i lukket form for å redegjøre for effekten av plasmastrømning i forhold til det bare bindingen. Imidlertid har numerisk simulering nylig blitt utviklet av Choiniere et al. ved hjelp av KiPS-2D som kan simulere flytende saker for enkle geometrier med høy forspenningspotensial. Denne flytende plasmanalysen slik den gjelder EDT er diskutert. Dette fenomenet blir for tiden undersøkt gjennom nylig arbeid, og er ikke helt forstått.

Endbody-samling

Denne delen diskuterer plasmafysikkteorien som forklarer passiv strømoppsamling til et stort ledende legeme som vil bli brukt på slutten av en ED-tether. Når størrelsen på kappen er mye mindre enn radiusen til oppsamlingslegemet, avhengig av polariteten til forskjellen mellom potensialet til tetheren og det omgivende plasmaet, (V - Vp), antas det at alle innkommende elektroner eller ioner som kommer inn i plasmaskjeden samles opp av den ledende kroppen. Denne 'thin sheath' teorien som involverer ikke-flytende plasmaer blir diskutert, og deretter blir endringene til denne teorien for flytende plasma presentert. Andre aktuelle innsamlingsmekanismer vil deretter bli diskutert. All teorien som presenteres brukes til å utvikle en nåværende samlingsmodell for å gjøre rede for alle forhold som oppstod under et EDT-oppdrag.

Passiv samlingsteori

I et ikke-flytende kvasi-nøytralt plasma uten magnetisk felt, kan det antas at et sfærisk ledende objekt vil samles likt i alle retninger. Elektron- og ionesamlingen i sluttekroppen styres av den termiske oppsamlingsprosessen, som er gitt av Ithe og Ithi.

Strømmende plasmaelektronoppsamlingsmodus

Det neste trinnet i å utvikle en mer realistisk modell for nåværende samling er å inkludere magnetfelteffekter og plasmastrømningseffekter. Forutsatt et kollisjonsfritt plasma, gyrater elektroner og ioner rundt magnetfeltlinjer når de beveger seg mellom polene rundt jorden på grunn av magnetiske speilingskrefter og gradient-krumning. De gyrate i en bestemt radius og frekvensavhengighet av deres masse, magnetfeltstyrke og energi. Disse faktorene må vurderes i gjeldende samlingsmodeller.

En sammensatt skjematisk oversikt over det komplekse spekteret av fysiske effekter og egenskaper som er observert i nærmiljøet til TSS-satellitten.

Flytende plasmaionmodell

Når det ledende legemet er negativt forspent med hensyn til plasmaet og beveger seg over ionens termiske hastighet, er det flere oppsamlingsmekanismer på jobb. For typiske baner med lav jord (LEO), mellom 200 km og 2000 km, varierer hastighetene i en treghetsreferanseramme fra 7,8 km / s til 6,9 km / s for en sirkelbane og de atmosfæriske molekylvektene varierer fra 25,0 amu (O +, O2 +, og NO +) til henholdsvis 1,2 amu (for det meste H +). Forutsatt at elektron- og ionetemperaturene varierer fra ~ 0,1 eV til 0,35 eV, varierer den resulterende ionhastigheten fra henholdsvis 875 m / s til 4,0 km / s fra 200 km til 2000 km høyde. Elektronene kjører omtrent 188 km / s i hele LEO. Dette betyr at den kretsende kroppen beveger seg raskere enn ionene og saktere enn elektronene, eller med en mesosonic hastighet. Dette resulterer i et unikt fenomen der den kretsende kroppen 'rammer' gjennom de omkringliggende ionene i plasmaet og skaper en strålelignende effekt i referanserammen til den kretsende kroppen.

Porøse endestoffer

Porøse endestoffer er blitt foreslått som en måte å redusere luftmotstanden til en samleendekropp, samtidig som en ideell samling opprettholdes. De modelleres ofte som solide endestoffer, bortsett fra at de er en liten prosentandel av de faste overflatene. Dette er imidlertid en ekstrem forenkling av konseptet. Mye må læres om samspillet mellom kappestrukturen, geometrien til masken, størrelsen på endekroppen og dens forhold til nåværende samling. Denne teknologien har også potensial til å løse en rekke problemer angående EDT. Avtagende avkastning med innsamlingsstrøm og draområde har satt en grense som porøse tenner kanskje kan overvinne. Arbeid er utført på nåværende samling med porøse sfærer, av Stone et al. og Khazanov et al.

Det har vist seg at den maksimale strømmen som samles opp av en rutenettkule sammenlignet med masse- og dra-reduksjon kan estimeres. Motstanden per enhet samlet strøm for en gitterkule med en gjennomsiktighet på 80 til 90% er omtrent 1,2 - 1,4 ganger mindre enn for en solid kule med samme radius. Reduksjonen i masse per volumsenhet, for samme sammenligning, er 2,4 - 2,8 ganger.

Andre aktuelle innsamlingsmetoder

I tillegg til den elektroniske termiske samlingen, er andre prosesser som kan påvirke den nåværende samlingen i et EDT-system, fotoemisjon, sekundær elektronemisjon og sekundær ionemisjon. Disse effektene gjelder alle ledende overflater på et EDT-system, ikke bare sluttekroppen.

Plassladningsgrenser over plasmaskjeder

I en hvilken som helst applikasjon der elektroner sendes ut over et vakuumgap, er det en maksimal tillatt strøm for en gitt forspenning på grunn av selvavstøtingen av elektronstrålen. Denne klassiske 1-D space charge limit (SCL) er avledet for ladede partikler med null startenergi, og kalles Child-Langmuir Law. Denne grensen avhenger av utslippsoverflatearealet, potensialforskjellen over plasmagapet og avstanden til det gapet. Ytterligere diskusjon om dette emnet finner du.

Elektronutsendere

Det er tre aktive elektronutslippsteknologier som vanligvis vurderes for EDT-applikasjoner: hule katodeplasma-kontaktorer (HCPCer), termioniske katoder (TCer) og feltemisjonskatoder (FEC), ofte i form av feltemitterarrayer (FEA). Systemnivåkonfigurasjoner vil bli presentert for hver enhet, i tillegg til de relative kostnadene, fordelene og valideringen.

Termionisk katode (TC)

Termionisk utslipp er strømmen av elektroner fra et oppvarmet, ladet metall eller metalloksydoverflate, forårsaket av termisk vibrasjonsenergi som overvinner arbeidsfunksjonen (elektrostatiske krefter som holder elektronene på overflaten). Den termioniske utslippsstrømtettheten, J, stiger raskt med økende temperatur, og frigjør et betydelig antall elektroner i vakuumet nær overflaten. Den kvantitative relasjonen er gitt i ligningen

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

Denne ligningen kalles Richardson-Dushman eller Richardson-ligningen. (ф er omtrent 4,54 eV og AR ~ 120 A / cm2 for wolfram).

Når elektronene sendes ut termisk fra TC-overflaten, krever de et akselerasjonspotensial for å krysse et gap, eller i dette tilfellet plasmaskjeden. Elektroner kan oppnå denne nødvendige energien for å unnslippe SCL av plasmaskjeden hvis et akselerert rutenett, eller elektronpistol, brukes. Ligningen

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

viser hvilket potensial som er nødvendig over nettet for å avgi en viss strøm som kommer inn i enheten.

Her er η effektiviteten av elektronkanonmonteringen (EGA) (~ 0,97 i TSS-1), ρ er EGAs perveanse (7,2 mikroperv i TSS-1), AV _tc er spenningen over EGAs akselerasjonsgitter, og jeg _t er den sendte strømmen. Perveance definerer den romladningsbegrensede strømmen som kan sendes ut fra en enhet. Figuren nedenfor viser kommersielle eksempler på termioniske emittere og elektronkanoner produsert hos Heatwave Labs Inc.

Eksempel på et elektron som avgir a) Termionisk emitter og en elektronakselererende b) Elektronpistolmontering.

TC-elektronutslipp vil forekomme i ett av to forskjellige regimer: temperatur eller romladning begrenset strømstrøm. For temperaturbegrenset strøm slippes hvert elektron som får nok energi til å unnslippe fra katodeoverflaten, forutsatt at akselerasjonspotensialet til elektronpistolen er stort nok. I dette tilfellet reguleres utslippsstrømmen av den termioniske utslippsprosessen, gitt av Richardson Dushman-ligningen. I SCL elektronstrøm er det så mange elektroner som sendes ut fra katoden at ikke alle akselereres nok av elektronpistolen til å unnslippe romladningen. I dette tilfellet begrenser elektronpistolens akselerasjonspotensiale utslippsstrømmen. Tabellen nedenfor viser temperaturbegrensende strømmer og SCL-effekter. Når elektronenes strålenergi økes, kan de totale rømmende elektronene sees å øke. Kurvene som blir horisontale er temperaturbegrensede tilfeller.

Typiske elektronaggregatmontering (EGA) strømspenningsegenskaper målt i et vakuumkammer.

Feltutslippskatode (FEC)

Feltutslipp

I felt elektronemisjon , elektroner tunnel gjennom en potensialbarriere, snarere enn å unnslippe over den som i thermionic utslipp eller fotoemisjon. For et metall ved lav temperatur kan prosessen forstås ut fra figuren nedenfor. Metallet kan betraktes som en potensiell boks, fylt med elektroner til Fermi-nivået (som ligger under vakuumnivået av flere elektronvolter). Vakuumnivået representerer den potensielle energien til et elektron i ro utenfor metallet i fravær av et eksternt felt. I nærvær av et sterkt elektrisk felt vil potensialet utenfor metallet bli deformert langs linjen AB, slik at det dannes en trekantet barriere som elektroner kan tunnelere gjennom. Elektroner ekstraheres fra ledningsbåndet med en strømtetthet gitt av Fowler-Nordheim-ligningen

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

Energinivåordning for feltutslipp fra et metall ved absolutt null temperatur.

AFN og BFN er konstanter bestemt av målinger av FEA med enheter på henholdsvis A / V2 og V / m. EFN er det elektriske feltet som eksisterer mellom den elektronemissive spissen og den positivt partiske strukturen som trekker elektronene ut. Typiske konstanter for Spindt-katoder inkluderer: AFN = 3,14 x 10-8 A / V2 og BFN = 771 V / m. (Stanford Research Institute datablad). En akselerasjonsstruktur er vanligvis plassert i nærheten av det emitterende materialet som i figuren nedenfor. Tett ( mikrometer skala) nærhet mellom emitter og gate, kombinert med naturlige eller kunstige fokuseringsstrukturer, gir effektivt de høye feltstyrkene som kreves for utslipp med relativt lav påført spenning og effekt.

En karbonfeltemisjonskatode med nanorør ble vellykket testet på KITE Elektrodynamisk tether-eksperiment på det japanske H-II overføringsbilen.

Feltutslippskatoder er ofte i form av feltemitterarrays (FEAs), slik som katodeutformingen av Spindt et al. Figuren nedenfor viser nærbilder av en Spindt-emitter.

Forstørrede bilder av et feltemitterarray (SEM-bilde av en SRI-ringkatode utviklet for ARPA / NRL / NASA Vacuum Microelectronics Initiative av Capp Spindt)

En rekke materialer har blitt utviklet for feltemitterarrays, alt fra silisium til halvlederfabrikerte molybdenspisser med integrerte porter til en plate med tilfeldig distribuerte karbonnanorør med en separat portstruktur suspendert ovenfor. Fordelene med feltutslippsteknologier i forhold til alternative elektronutslippsmetoder er:

1. Ingen krav til forbruksvarer (gass) og ingen resulterende sikkerhetshensyn for håndtering av trykkfartøy
2. En kapasitet med lav effekt
3. Å ha moderat effektpåvirkning på grunn av romladningsgrenser i utslipp av elektronene til det omkringliggende plasmaet.

Et viktig spørsmål å vurdere for feltutslippere er effekten av forurensning. For å oppnå elektronutslipp ved lave spenninger, er feltemitter-array-tips bygget på en mikrometer-nivå skala størrelser. Ytelsen deres avhenger av den nøyaktige konstruksjonen av disse små konstruksjonene. De er også avhengige av å være konstruert med et materiale som har en lav arbeidsfunksjon. Disse faktorene kan gjøre enheten ekstremt følsom for forurensning, spesielt fra hydrokarboner og andre store, lett polymeriserte molekyler. Teknikker for å unngå, eliminere eller operere i nærvær av forurensninger i test på bakken og i ionosfæriske miljøer (f.eks. Romfarkostgassering) er kritiske. Forskning ved University of Michigan og andre steder har fokusert på dette utgassende problemet. Beskyttende kabinetter, elektronrengjøring, robuste belegg og andre designfunksjoner blir utviklet som potensielle løsninger. FEAer som brukes til romapplikasjoner, krever fremdeles demonstrasjon av langsiktig stabilitet, repeterbarhet og pålitelighet av driften ved portpotensialer som er passende for romapplikasjonene.

Hul katode

Hule katoder avgir en tett sky av plasma ved først å ionisere en gass. Dette skaper en plasmaplym med høy tetthet som tar kontakt med det omkringliggende plasmaet. Området mellom høydensitetsplommen og det omkringliggende plasmaet betegnes som en dobbel kappe eller et dobbelt lag. Dette doble laget er i hovedsak to tilstøtende lag av ladning. Det første laget er et positivt lag ved kanten av plasmaet med høyt potensial (kontaktorplasmaskyen). Det andre laget er et negativt lag ved kanten av lavpotensialplasmaet (det omgivende plasmaet). Videre undersøkelse av dobbeltlagsfenomenet har blitt utført av flere personer. En type hul katode består av et metallrør foret med en sintret bariumoksydimpregnert wolframinnsats, avdekket i den ene enden av en plate med en liten åpning, som vist i figuren nedenfor. Elektroner slippes ut av bariumoksydimpregnert innsats ved termionisk utslipp. En edelgass strømmer inn i innsatsområdet av HC og blir ionisert delvis av de utstrålte elektronene som akselereres av et elektrisk felt nær åpningen (Xenon er en vanlig gass som brukes til HC da den har en lav spesifikk ioniseringsenergi (ioniseringspotensial pr. Enhetsmasse). For EDT-formål ville en lavere masse være mer fordelaktig fordi den totale systemmassen ville være mindre. Denne gassen brukes bare til ladningsutveksling og ikke fremdrift.). Mange av de ioniserte xenonatomer akselereres inn i veggene der energien deres opprettholder den termioniske utslippstemperaturen. Det ioniserte xenonet går også ut av åpningen. Elektroner akselereres fra innsatsområdet, gjennom åpningen til keeperen, som alltid har en mer positiv forspenning.

Skjematisk oversikt over et hulkatodesystem.

I elektronemisjonsmodus er det omgivende plasmaet positivt partisk med hensyn til keeper. I kontaktorplasmaet er elektrondensiteten omtrent lik ionetettheten. Elektronene med høyere energi strømmer gjennom den sakte ekspanderende ioneskyen, mens elektronene med lavere energi blir fanget i skyen av keeperpotensialet. De høye elektronhastighetene fører til elektronstrømmer som er mye større enn xenonionstrømmer. Under elektronemisjonsmetningsgrensen fungerer kontaktoren som en bipolar emissiv sonde. Hvert utgående ion generert av et elektron tillater at det sendes ut et antall elektroner. Dette tallet er omtrent lik kvadratroten av forholdet mellom ionemasse og elektronmasse.

Det kan sees i nedenstående diagram hvordan en typisk IV-kurve ser ut for en hul katode i elektronemisjonsmodus. Gitt en viss keepergeometri (ringen i figuren ovenfor som elektronene går ut gjennom), ionestrømningshastighet og Vp, kan IV-profilen bestemmes. [111-113].

Typisk IV Karakteristisk kurve for en hul katode.

Driften av HC i elektronoppsamlingsmodus kalles plasmakontakt (eller antent) driftsmodus. Den "antente modusen" kalles så fordi den indikerer at multi-ampere strømnivåer kan oppnås ved å bruke spenningsfallet ved plasmakontaktoren. Dette akselererer romplasmaelektroner som ioniserer nøytral drivstoffstrøm fra kontaktoren. Hvis elektronoppsamlingsstrømmene er høye og / eller omgivende elektrontettheter er lave, utvides eller krymper kappen hvor elektronstrømoppsamlingen opprettholdes til den nødvendige strømmen er samlet.

I tillegg påvirker geometrien utslipp av plasma fra HC som vist i figuren nedenfor. Her kan det sees at, avhengig av diameteren og tykkelsen på holderen og avstanden til den i forhold til åpningen, kan den totale utslippsprosenten påvirkes.

Typisk skjematisk beskrivelse av HC-utslippsgeometrien.

Plasmasamling og utslippssammendrag

Alle elektronutslipps- og oppsamlingsteknikker kan oppsummeres i tabellen nedenfor. For hver metode er det en beskrivelse av om elektronene eller ionene i systemet økte eller reduserte basert på potensialet til romfartøyet med hensyn til plasmaet. Elektroner (e-) og ioner (ioner +) indikerer at antall elektroner eller ioner økes (↑) eller reduseres (↓). For hver metode gjelder også noen spesielle betingelser (se de respektive avsnittene i denne artikkelen for nærmere avklaring av når og hvor den gjelder).

Passiv utslipp / innsamling av e - og ioner	V - V p <0	V - V p > 0
Bare tether: OML	ioner + ↑	e - ↑
Ram samling	ioner + ↑	0
Termisk samling	ioner + ↑	e - ↑
Fotoemisjon	e - ↓	e - ↓, ~ 0
Sekundær elektronutslipp	e - ↓	e - ↓
Sekundær ionutslipp	ioner + ↓, ~ 0	0
Retardasjonsregime	e - ↑	ioner + ↑, ~ 0
Aktiv e - og ionemisjon	Potensial betyr ikke noe
Termionisk utslipp	e - ↓
Feltemitterarrayer	e - ↓
Hul katoder	e - ↓	e - ↑

For bruk i EDT-systemmodellering er hver av de passive elektroninnsamlings- og utslippsteorimodellene verifisert ved å gjengi tidligere publiserte ligninger og resultater. Disse plottene inkluderer: orbital bevegelse begrenset teori, Ram samling, og termisk samling, fotoemisjon, sekundær elektronutslipp og sekundær ionutslipp.

Grunnleggende om elektrodynamisk tether system

For å integrere alle de nyeste elektronutsendere, samlere og teori i en enkelt modell, må EDT-systemet først defineres og avledes. Når dette er oppnådd, vil det være mulig å anvende denne teorien for å bestemme optimaliseringer av systemattributter.

Det er en rekke avledninger som løser potensialene og strømene som er involvert i et EDT-system numerisk. Avledningen og den numeriske metoden til et fullstendig EDT-system som inkluderer en bare bindingsseksjon, isolerende ledende forankring, elektron (og ion) endelegemsemittere og passiv elektroninnsamling er beskrevet. Dette følges av den forenklede, alt isolerte tethermodellen. Spesielle EDT-fenomener og verifisering av EDT-systemmodellen ved hjelp av eksperimentelle misjonsdata vil deretter bli diskutert.

Bare avledet systemavledning

Et viktig notat angående en EDT-avledning gjelder himmellegemet som tether-systemet kretser rundt. For praktisk bruk vil Jorden bli brukt som kroppen som er i bane; denne teorien gjelder imidlertid ethvert himmellegeme med en ionosfære og et magnetfelt.

Koordinatene er det første som må identifiseres. I forbindelse med denne utledningen er x - og y- aksen definert som henholdsvis øst-vest og nord-sør retning med hensyn til jordoverflaten. Den z -aksen er definert som opp-ned fra jordas sentrum, som vist i figuren nedenfor. Parametrene - magnetfeltet B , bindelengden L og banehastigheten v- _orb - er vektorer som kan uttrykkes i form av dette koordinatsystemet, som i følgende ligninger:

${\ displaystyle \ mathbf {B} = B_ {x} {\ hat {x}} + B_ {y} {\ hat {y}} + B_ {z} {\ hat {z}}}$ (magnetfeltvektoren),

${\ displaystyle \ mathbf {L} = L \ cos \ alpha _ {\ mathrm {out}} \ sin \ alpha _ {\ mathrm {in}} {\ hat {x}} + L \ sin \ alpha _ {\ mathrm {out}} {\ hat {y}} + L \ cos \ alpha _ {\ mathrm {out}} \ cos \ alpha _ {\ mathrm {in}} {\ hat {z}}}$ (forankringsposisjonsvektoren), og

${\ displaystyle \ mathbf {v} _ {\ mathrm {orb}} = v _ {\ mathrm {orb}} \ cos \ lambda _ {\ mathrm {out}} \ sin \ lambda _ {\ mathrm {in}} { \ hat {x}} + v _ {\ mathrm {orb}} \ sin \ lambda _ {\ mathrm {out}} {\ hat {y}} + v _ {\ mathrm {orb}} \ cos \ lambda _ {\ mathrm {out}} \ cos \ lambda _ {\ mathrm {in}} {\ hat {z}}}$ (banehastighetsvektoren).

Komponentene i magnetfeltet kan fås direkte fra International Geomagnetic Reference Field (IGRF) -modellen. Denne modellen er utarbeidet fra et samarbeid mellom magnetfeltmodeller og instituttene som er involvert i innsamling og spredning av magnetfeltdata fra satellitter og fra observatorier og undersøkelser over hele verden. For denne avledningen antas det at magnetfeltlinjene alle har samme vinkel i hele bindingen, og at bindingen er stiv.

Banehastighetsvektor

Realistisk får de tverrgående elektrodynamiske kreftene til at båndet bøyer seg og svinger seg bort fra den lokale vertikale. Tyngdekraftsgradientkrefter produserer deretter en gjenopprettingskraft som trekker bindingen tilbake mot den lokale vertikale; imidlertid resulterer dette i en pendellignende bevegelse (Gravitasjonsgradientkrefter resulterer også i pendulbevegelser uten ED-krefter). B-retningen endres når bindingen kretser rundt jorden, og dermed endres også retningen og størrelsen på ED-kreftene. Denne pendelbevegelsen kan utvikle seg til komplekse librasjoner i både retninger i plan og utenfor flyet. På grunn av kobling mellom bevegelser i flyet og langsgående elastiske svingninger, samt kobling mellom bevegelser i plan og utenfor bevegelse, kan en elektrodynamisk forankring som drives med en konstant strøm kontinuerlig legge til energi til libreringsbevegelsene. Denne effekten har da en sjanse til å få librasjonsamplitudene til å vokse og til slutt forårsake ville svingninger, inkludert en slik som "skip-rope-effekten", men det er utenfor omfanget av denne avledningen. I et ikke-roterende EDT-system (Et roterende system, kalt Momentum Exchange Electrodynamic Reboost [MXER]), er tetheren hovedsakelig i z-retning på grunn av den naturlige gravitasjonsgradientjusteringen med jorden.

Avledninger

Den følgende avledningen vil beskrive den nøyaktige løsningen på systemet som tar hensyn til alle involverte vektormengder, og deretter en andre løsning med den nominelle tilstanden der magnetfeltet, banehastigheten og tether-orienteringen er vinkelrett på hverandre. Den endelige løsningen i det nominelle tilfellet løses med hensyn til bare elektrontettheten, n_e, tether-motstanden per lengdeenhet, R_t og kraften til høyspenningsstrømforsyningen, P_hvps.

Figuren nedenfor beskriver et typisk EDT-system i en serieforspenningsjordet portkonfigurasjon (ytterligere beskrivelse av de ulike typene konfigurasjoner som er analysert har blitt presentert) med en sprengning av en uendelig liten del av bare tether. Denne figuren er symmetrisk satt opp slik at hver ende kan brukes som anode. Dette tether-systemet er symmetrisk fordi roterende tether-systemer må bruke begge ender som anoder og katoder på et eller annet tidspunkt i rotasjonen. V_hvps vil bare bli brukt i katodeenden av EDT-systemet, og er slått av ellers.

(a) Et kretsskjema for et blankt bindesegment med (b) en ekvivalent EDT-systemkretsmodell som viser seriekonfigurasjonen av jordet gate.

Retning i plan og utenfor planet bestemmes av systemets hastighetsvektor. En kraft i flyet er i kjøreretningen. Det vil legge til eller fjerne energi til banen, og derved øke høyden ved å endre banen til en elliptisk. En kraft utenfor flyet er i retningen vinkelrett på kjøreplanet, noe som forårsaker en hellingsendring. Dette vil bli forklart i det følgende avsnittet.

For å beregne retninger i planet og utenfor planet, må komponentene i hastighets- og magnetfeltvektorene oppnås og kraftverdiene beregnes. Komponenten av kraften i kjøreretningen vil tjene til å forbedre banehevingsegenskapene, mens fremdriftskomponenten utenfor planet vil endre hellingen. I figuren nedenfor er magnetfeltvektoren utelukkende i retning nord (eller y-aksen), og de resulterende kreftene på en bane, med en viss tilbøyelighet, kan sees. En bane uten tilbøyelighet vil ha hele skyvekraften i retning i flyet.

Beskrivelse av en in-plane og out-of-plane kraft.

Dra effekter på et elektrodynamisk tether-system.

Det har blitt utført arbeid for å stabilisere librasjonene i tether-systemet for å forhindre feiljustering av tetheren med gravitasjonsgradienten. Figuren nedenfor viser draeffektene et EDT-system vil møte for en typisk bane. Vinkelen i planet, α_ip, og vinkelen utenfor planet, α_op, kan reduseres ved å øke systemets endemasse, eller ved å bruke tilbakemeldingsteknologi. Eventuelle avvik i gravitasjonsjusteringen må forstås og tas hensyn til i systemutformingen.

Interstellar reise

En anvendelse av EDT-systemet har blitt vurdert og undersøkt for interstellar reise ved å bruke det lokale interstellare mediet til Local Bubble . Det har vist seg å være mulig å bruke EDT-systemet til å levere strøm om bord, gitt et mannskap på 50 med et krav på 12 kilowatt per person. Energiproduksjon oppnås på bekostning av romfartøyets kinetiske energi. Omvendt kan EDT-systemet brukes til akselerasjon. Dette har imidlertid blitt funnet å være ineffektivt. Uaktuell dreining ved bruk av EDT-systemet er mulig for å gjøre det mulig å korrigere kurs og møte i det interstellare rommet. Det vil imidlertid ikke tillate rask trykkløs sirkling for å tillate at et stjerneskip kommer inn i en kraftstråle igjen eller foretar mange solpasseringer på grunn av en ekstremt stor svingradius på 3,7 * 10 ¹⁶ km (~ 3,7 lysår ).

Se også

Referanser

Generell informasjon

• Cosmo, ML og Lorenzini, EC, "Tethers in Space Handbook", NASA Marchall Space Flight Center, 1997, s. 274–1-274.
• Mariani, F., Candidi, M., Orsini, S., "Current Flow Through High-Voltage Sheaths Observer by the TEMAG Experiment During TSS-1R," Geophysical Research Letters, Vol. 25, nr. 4, 1998, s. 425–428.

Sitater

Videre lesning

• Dobrowolny, M. (1979). Bølge- og partikkelfenomener indusert av en elektrodynamisk forankring . SAO spesialrapport, 388. Cambridge, messe: Smithsonian Institution Astrophysical Observatory.
• Williamson, PR (1986). Høyspenningsegenskaper for det elektrodynamiske bindingen og generering av kraft og fremdrift sluttrapport . [NASA-entreprenørrapport], NASA CR-178949. Washington, DC: National Aeronautics and Space Administration.

Eksterne linker

Beslektede patenter

• US patent 3 174 705 , "Romstasjon og system for drift av samme".
• US patent 3 205 381 , "ionosfærisk batteri".
• US patent 4.097.010 , "Satellitt koblet ved hjelp av et langt bånd til et drevet romfartøy".
• US patent 6.116.544 , "Elektrodynamisk forankring og bruksmetode ".

Publikasjoner

• Samanta Roy, RI; Hastings, DE; Ahedo, E. (1992). "Systemanalyse av elektrodynamiske tenner". J Spacecr raketter . 29 (3): 415–424. Bibcode : 1992JSpRo..29..415S . doi : 10.2514 / 3.26366 .
• Ahedo, E .; Sanmartin, JR (mars – april 2002). "Analyse av bare-tethers-systemer for deorbitering av satellitter med lav jord-bane". J Spacecr raketter . 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". Sitatjournal krever |journal=( hjelp )
• Cosmo, ML og EC Lorenzini, " Tethers in Space Handbook " (3. utgave). Utarbeidet for NASA / MSFC av Smithsonian Astrophysical Observatory, Cambridge, MA, desember 1997. ( PDF )
• Estes, RD; Lorenzini, EC; Sanmartín, JR; Martinez-Sanchez, M .; Savich, NA (desember 1995). "Nye høystrømstetere: En levedyktig kraftkilde for romstasjonen? En hvitbok" (PDF) . Arkivert fra originalen (PDF) 2006-02-18.
• Savich, NA; Sanmartín, JR (1994). "Kort elektrodynamisk tether med høy strøm". Proc. Int. Round Table on Tethers in Space . s. 417.
• McCoy, James E .; et al. (April 1995). "Resultater av plasmaeksperiment-flygen (PMG)". Forhandlingene fra den 4. internasjonale konferansen om tethers in space . Washington DC. s. 57–84.

Andre artikler

• " Elektrodynamiske tenner ". Tethers.com.
• " Shuttle Electrodynamic Tether System (SETS) ".
• Enrico Lorenzini og Juan Sanmartín, " Elektrodynamiske tethers in Space ; Ved å utnytte grunnleggende fysiske lover, kan tethers gi billig elektrisk kraft, drag, skyvekraft og kunstig tyngdekraft for romfart ". Scientific American, august 2004.
• " Tethers ". Studieguide for astronomi, BookRags.
• David P. Stern, " The Space Tether Experiment ". 25. november 2001.