Photon rocket
ફોટોન રોકેટ એ એક રોકેટ છે જે તેના પ્રોપલ્શન માટે ઉત્સર્જિત ફોટોન (ઉત્સર્જન દ્વારા કિરણોત્સર્ગ દબાણ) ની ગતિથી થ્રસ્ટનો ઉપયોગ કરે છે. ફોટોન રોકેટને એક પ્રોપલ્શન સિસ્ટમ તરીકે ચર્ચા કરવામાં આવી છે જે આંતરતારકીય ઉડાનને શક્ય બનાવી શકે છે, જેના માટે અવકાશયાનને પ્રકાશની ગતિની ઓછામાં ઓછી 10 ટકા ઝડપે આગળ ધપાવવાની ક્ષમતા જરૂરી છે, v ≈ 0.1c = 30,000 km/s. ફોટોન પ્રોપલ્શનને શ્રેષ્ઠ ઉપલબ્ધ ઇન્ટરસ્ટેલર પ્રોપલ્શન વિભાવનાઓમાંની એક માનવામાં આવે છે, કારણ કે તે સ્થાપિત ભૌતિકશાસ્ત્ર અને તકનીકો પર આધારિત છે. પરમાણુ ફોટોનિક રોકેટની જેમ પરંપરાગત ફોટોન રોકેટને ઓનબોર્ડ જનરેટર દ્વારા સંચાલિત કરવાની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે. આવા રોકેટનો પ્રમાણભૂત પાઠ્યપુસ્તક કેસ એ આદર્શ કેસ છે જ્યાં તમામ બળતણ ફોટોનમાં રૂપાંતરિત થાય છે જે એક જ દિશામાં ફેલાય છે. વધુ વાસ્તવિક સારવારમાં, કોઈ એ ધ્યાનમાં લે છે કે ફોટોનની બીમ સંપૂર્ણ રીતે અથડાયેલી નથી, કે તમામ બળતણ ફોટોનમાં રૂપાંતરિત થતું નથી, વગેરે. મોટી માત્રામાં ઇંધણની જરૂર પડશે અને રોકેટ એક વિશાળ જહાજ હશે. જ્યાં સુધી પ્રતિક્રિયા દળ અવકાશયાન દ્વારા વહન કરવામાં ન આવે ત્યાં સુધી રોકેટ સમીકરણ દ્વારા ઉભી થયેલી મર્યાદાઓને દૂર કરી શકાય છે. બીમ લેસર પ્રોપલ્શન (બીએલપી) માં, ફોટોન જનરેટર અને અવકાશયાનને ભૌતિક રીતે અલગ કરવામાં આવે છે અને ફોટોનને લેસરનો ઉપયોગ કરીને ફોટોન સ્રોતથી અવકાશયાનમાં પ્રસારિત કરવામાં આવે છે. જો કે, ફોટોન પ્રતિબિંબની અત્યંત ઓછી થ્રસ્ટ જનરેશન કાર્યક્ષમતાને કારણે બીએલપી મર્યાદિત છે. ફોટોન થ્રસ્ટરના થ્રસ્ટના ઉત્પાદનમાં અંતર્ગત બિનકાર્યક્ષમતાને દૂર કરવાની શ્રેષ્ઠ રીતો પૈકીની એક એ છે કે બે ઉચ્ચ પરાવર્તન અરીસાઓ વચ્ચે ફોટોનનું રિસાયક્લિંગ કરીને ફોટોનના વેગ સ્થાનાંતરણને વધારવું, એક સ્થિર હોય અથવા થ્રસ્ટર પર હોય, અને બીજું "સેઇલ" હોય. ગતિ એક આદર્શ ફોટોન રોકેટ પહોંચશે (સંદર્ભ ફ્રેમમાં જેમાં રોકેટ શરૂઆતમાં સ્થિર હતું), બાહ્ય દળોની ગેરહાજરીમાં, તેના પ્રારંભિક અને અંતિમ દળના ગુણોત્તર પર આધાર રાખે છેઃ પ્રારંભિક દળ ક્યાં છે અને અંતિમ દળ ક્યાં છે. ઉદાહરણ તરીકે, એમ ધારીને કે અવકાશયાન શુદ્ધ ફ્યુઝન રિએક્ટરથી સજ્જ છે અને તેનું પ્રારંભિક દળ છે, જેમાં-અર્થ, ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થશે-અને એમ ધારીને કે આ બધી ઊર્જા મુસાફરીની દિશાની વિરુદ્ધ દિશામાં ફોટોન તરીકે ઉત્સર્જિત થાય છે, અને ફ્યુઝન ઉત્પાદનો (અને હાઇડ્રોજન) બોર્ડ પર રાખવામાં આવે છે એમ ધારીને, અંતિમ દળ હશે અને અવકાશયાન પ્રકાશની ગતિની 1/1000 ની ઝડપ સુધી પહોંચશે. જો ફ્યુઝન ઉત્પાદનોને અવકાશમાં છોડવામાં આવે, તો ઝડપ વધારે હશે, પરંતુ ઉપરોક્ત સમીકરણનો ઉપયોગ તેની ગણતરી કરવા માટે કરી શકાતો નથી, કારણ કે તે ધારે છે કે દળમાં થતો તમામ ઘટાડો ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે. ફોટોન રોકેટની ઝડપને અનુરૂપ ગામા પરિબળ સરળ અભિવ્યક્તિ ધરાવે છેઃ પ્રકાશની ઝડપના 10 ટકા પર, ગામા પરિબળ લગભગ 1.005 છે, જેનો અર્થ લગભગ 0.9 છે. વ્યુત્પત્તિ આપણે રોકેટની ચાર-ગતિને સ્થિર તરીકે સૂચવીએ છીએ, રોકેટ તેના બળતણને બાળી નાખ્યા પછી, અને ઉત્સર્જિત ફોટોનની ચાર-ગતિ તરીકે. ચાર-ગતિનું સંરક્ષણ સૂચવે છેઃ બંને બાજુઓનો વર્ગ (એટલે કે. બંને બાજુના લોરેન્ટ્ઝ આંતરિક ઉત્પાદનને પોતાની સાથે લેવાથી) મળે છેઃ ઊર્જા-વેગ સંબંધ અનુસાર, ચાર-વેગનો વર્ગ દળના વર્ગ જેટલો થાય છે, અને કારણ કે ફોટોનનું દળ શૂન્ય હોય છે. જેમ આપણે આરામની ફ્રેમમાં શરૂ કરીએ છીએ (એટલે કે. રોકેટની શૂન્ય-મોમેન્ટમ ફ્રેમ), રોકેટની પ્રારંભિક ચાર-મોમેન્ટમ છેઃ જ્યારે અંતિમ ચાર-મોમેન્ટમ છેઃ તેથી, મિન્કોવ્સ્કી આંતરિક ઉત્પાદનને લઈને (ચાર-વેક્ટર જુઓ), આપણે મેળવીએ છીએઃ આપણે હવે ગામા પરિબળ માટે ઉકેલી શકીએ છીએ, પ્રાપ્ત કરી શકીએ છીએઃ મહત્તમ ઝડપ મર્યાદા પ્રમાણભૂત સિદ્ધાંત કહે છે કે ફોટોન રોકેટની સૈદ્ધાંતિક ઝડપ મર્યાદા પ્રકાશની ગતિથી ઓછી છે. હૌગે તાજેતરમાં આદર્શ ફોટોન રોકેટ માટે મહત્તમ ઝડપ મર્યાદા સૂચવી છે જે પ્રકાશની ઝડપથી થોડી ઓછી હોય છે. જો કે, તેમના દાવાઓનો ટોમાસિની અને અન્ય લોકો દ્વારા વિરોધ કરવામાં આવ્યો છે, કારણ કે આ પ્રકારનો વેગ સાપેક્ષ દ્રવ્યમાન માટે ઘડવામાં આવ્યો છે અને તેથી તે ફ્રેમ-આધારિત છે. ફોટોન જનરેટરની લાક્ષણિકતાઓને ધ્યાનમાં લીધા વિના, પરમાણુ વિખંડન અને ફ્યુઝનથી સંચાલિત ઓનબોર્ડ ફોટોન રોકેટ આ પ્રક્રિયાઓની કાર્યક્ષમતાથી ઝડપ મર્યાદા ધરાવે છે. અહીં એવું માનવામાં આવે છે કે પ્રોપલ્શન સિસ્ટમમાં એક જ તબક્કો હોય છે. ધારો કે ફોટોન રોકેટ/અવકાશયાનનું કુલ દળ M છે જેમાં α <1 સાથે αM ના દળવાળા ઇંધણનો સમાવેશ થાય છે. જો કુલ ફોટોન પ્રવાહને થ્રસ્ટ પેદા કરવા માટે 100% કાર્યક્ષમતા પર નિર્દેશિત કરી શકાય, તો કુલ ફોટોન થ્રસ્ટ, Tp, દ્વારા આપવામાં આવે છે. Vmax માટે ફોટોન પ્રોપલ્શન સિસ્ટમનો મહત્તમ પ્રાપ્ય અવકાશયાન વેગ, Vmax, આના દ્વારા આપવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ધારેલા પરિમાણો સાથે ઓનબોર્ડ પરમાણુ સંચાલિત ફોટોન રોકેટ દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવા અંદાજિત મહત્તમ વેગ કોષ્ટક 1 માં આપવામાં આવ્યા છે. આવા પરમાણુ સંચાલિત રોકેટ દ્વારા મહત્તમ વેગ મર્યાદા પ્રકાશ વેગ (60 કિમી/સેકન્ડ) કરતા 0.02% ઓછી હોય છે. તેથી, ઓનબોર્ડ ન્યુક્લિયર ફોટોન રોકેટ ઇન્ટરસ્ટેલર મિશન માટે અયોગ્ય છે. કોષ્ટક 1 અનુકરણીય પરિમાણો સાથે ઓનબોર્ડ ન્યુક્લિયર ફોટોન જનરેટર સાથે ફોટોન રોકેટ દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવો મહત્તમ વેગ. બીમ્ડ લેસર પ્રોપલ્શન, જેમ કે ફોટોનિક લેસર થ્રસ્ટર, જોકે, સિદ્ધાંતમાં પ્રકાશની ઝડપ, c સુધી પહોંચતા મહત્તમ અવકાશયાન વેગ પ્રદાન કરી શકે છે. બીમ સંચાલિત પ્રોપલ્શન લેસર પ્રોપલ્શન ન્યુક્લિયર ફોટોનિક રોકેટ નોંધો સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ ફોટોન રોકેટનું શું થયું? રોકેટ પ્રોપલ્શન