Photon rocket
فوٹون راکٹ ایک راکٹ ہے جو اپنے پروپلشن کے لیے خارج شدہ فوٹونوں (اخراج کے ذریعے تابکاری کے دباؤ) کی رفتار سے زور کا استعمال کرتا ہے۔ فوٹون راکٹوں کو ایک پروپلشن سسٹم کے طور پر زیر بحث لایا گیا ہے جو انٹرسٹیلر پرواز کو ممکن بنا سکتا ہے، جس کے لیے خلائی جہاز کو روشنی کی رفتار کے کم از کم 10 فیصد رفتار تک لے جانے کی صلاحیت درکار ہوتی ہے، v ≈ 0.1c = 30,000 کلومیٹر فی سیکنڈ۔ فوٹون پروپلشن کو بہترین دستیاب انٹرسٹیلر پروپلشن تصورات میں سے ایک سمجھا جاتا ہے، کیونکہ یہ قائم شدہ طبیعیات اور ٹیکنالوجیز پر مبنی ہے۔ روایتی فوٹون راکٹوں کو جوہری فوٹونک راکٹ کی طرح جہاز کے جنریٹرز سے چلنے کی تجویز کی گئی ہے۔ اس طرح کے راکٹ کا معیاری نصابی کتاب کا معاملہ مثالی معاملہ ہے جہاں تمام ایندھن کو فوٹون میں تبدیل کیا جاتا ہے جو ایک ہی سمت میں تابکاری کرتے ہیں۔ زیادہ حقیقت پسندانہ علاج میں، اس بات کو مدنظر رکھا جاتا ہے کہ فوٹونوں کی بیم مکمل طور پر ٹکرا نہیں جاتی ہے، کہ تمام ایندھن فوٹونوں میں تبدیل نہیں ہوتا ہے، وغیرہ۔ بڑی مقدار میں ایندھن کی ضرورت ہوگی اور راکٹ ایک بہت بڑا جہاز ہوگا۔ راکٹ کی مساوات سے پیدا ہونے والی حدود پر قابو پایا جا سکتا ہے، جب تک کہ خلائی جہاز کے ذریعہ رد عمل کی کمیت کو نہیں اٹھایا جاتا ہے۔ بیمڈ لیزر پروپلشن (بی ایل پی) میں، فوٹون جنریٹر اور خلائی جہاز کو جسمانی طور پر الگ کیا جاتا ہے اور لیزرز کا استعمال کرتے ہوئے فوٹونوں کو فوٹون ماخذ سے خلائی جہاز تک پہنچایا جاتا ہے۔ تاہم، فوٹوون عکاسی کی انتہائی کم زور پیدا کرنے کی کارکردگی کی وجہ سے بی ایل پی محدود ہے۔ فوٹون تھرسٹر کے زور کو پیدا کرنے میں موروثی عدم استعداد پر قابو پانے کا ایک بہترین طریقہ یہ ہے کہ دو اعلی عکاسی آئینوں کے درمیان فوٹونوں کو ری سائیکل کرکے فوٹونوں کی رفتار کی منتقلی کو بڑھایا جائے، ایک اسٹیشنری ہے، یا تھرسٹر پر، دوسرا "سیل" ہے۔ رفتار ایک مثالی فوٹون راکٹ کی رفتار (حوالہ فریم میں جس میں راکٹ ابتدائی طور پر آرام کر رہا تھا) تک پہنچ جائے گی، بیرونی قوتوں کی عدم موجودگی میں، اس کے ابتدائی اور آخری کمیت کے تناسب پر منحصر ہے: ابتدائی کمیت کہاں ہے اور حتمی کمیت کہاں ہے۔ مثال کے طور پر، یہ فرض کرتے ہوئے کہ ایک خلائی جہاز خالص فیوژن ری ایکٹر سے لیس ہے اور اس کی ابتدائی کمیت ہے، بشمول-معنی، توانائی میں تبدیل ہو جائے گی-اور یہ فرض کرتے ہوئے کہ یہ ساری توانائی سفر کی سمت کے مخالف سمت میں فوٹون کے طور پر خارج ہوتی ہے، اور یہ فرض کرتے ہوئے کہ فیوژن مصنوعات (اور ہائیڈروجن) کو بورڈ پر رکھا گیا ہے، حتمی کمیت ہوگی اور خلائی جہاز روشنی کی رفتار کے 1/1000 کی رفتار تک پہنچ جائے گا۔ اگر فیوژن پروڈکٹ خلا میں چھوڑے جاتے ہیں، تو رفتار زیادہ ہوگی، لیکن مندرجہ بالا مساوات کو اس کا حساب لگانے کے لیے استعمال نہیں کیا جا سکتا، کیونکہ یہ فرض کرتا ہے کہ کمیت میں ہونے والی تمام کمی توانائی میں تبدیل ہو جاتی ہے۔ فوٹون راکٹ کی رفتار سے مطابقت رکھنے والے گاما عنصر کا سادہ اظہار ہوتا ہے: 10 ٪ روشنی کی رفتار پر، گاما عنصر تقریبا 1.005 ہے، جس کا مطلب ہے کہ تقریبا 0.1 ہے۔ مشتق ہم راکٹ کے آرام میں چار مومنٹم کو اس کے ایندھن کو جلانے کے بعد راکٹ کے طور پر اور خارج ہونے والے فوٹونوں کے چار مومنٹم کو اس کے طور پر ظاہر کرتے ہیں۔ چار مومنٹم کے تحفظ کا مطلب ہے: دونوں اطراف کو مربع کرنا (یعنی۔ دونوں اطراف کے لورینٹز اندرونی پروڈکٹ کو اپنے ساتھ لے کر) دیتا ہے: توانائی اور مومنٹم کے تعلق کے مطابق، چار مومنٹم کا مربع کمیت کے مربع کے برابر ہوتا ہے، اور اس وجہ سے کہ فوٹونوں کی کمیت صفر ہوتی ہے۔ جیسا کہ ہم آرام کے فریم میں شروع کرتے ہیں (یعنی۔ راکٹ کا صفر مومنٹم فریم)، راکٹ کا ابتدائی چار مومنٹم ہے: جبکہ آخری چار مومنٹم یہ ہے: لہذا، منکوسکی کے اندرونی پروڈکٹ کو لیتے ہوئے (چار ویکٹر دیکھیں)، ہمیں ملتا ہے: اب ہم گاما فیکٹر کے لیے حل کر سکتے ہیں، حاصل کرتے ہوئے: زیادہ سے زیادہ رفتار کی حد معیاری نظریہ کہتا ہے کہ فوٹون راکٹ کی نظریاتی رفتار کی حد روشنی کی رفتار سے کم ہے۔ ہاؤگ نے حال ہی میں ایک مثالی فوٹون راکٹ کے لیے زیادہ سے زیادہ رفتار کی حد تجویز کی ہے جو روشنی کی رفتار سے بالکل نیچے ہے۔ تاہم، ان کے دعووں کا مقابلہ توماسینی اور دیگر نے کیا ہے، کیونکہ اس طرح کی رفتار رشتہ دار کمیت کے لیے وضع کی گئی ہے اور اس لیے فریم پر منحصر ہے۔ فوٹون جنریٹر کی خصوصیات سے قطع نظر، نیوکلیئر فشن اور فیوژن سے چلنے والے آن بورڈ فوٹون راکٹوں میں ان عملوں کی کارکردگی سے رفتار کی حدود ہوتی ہیں۔ یہاں یہ فرض کیا جاتا ہے کہ پروپلشن سسٹم کا ایک ہی مرحلہ ہوتا ہے۔ فرض کریں کہ فوٹون راکٹ/خلائی جہاز کی کل کمیت M ہے جس میں α <1 کے ساتھ αM کی کمیت والے ایندھن شامل ہیں۔ اگر کل فوٹون بہاؤ کو زور پیدا کرنے کے لیے 100% کارکردگی پر ہدایت کی جا سکتی ہے، تو کل فوٹون زور، Tp، کے ذریعے دیا جاتا ہے۔ Vmax کے لیے فوٹون پروپلشن سسٹم کی زیادہ سے زیادہ قابل حصول خلائی جہاز کی رفتار، Vmax، کے ذریعے دی جاتی ہے۔ مثال کے طور پر، فرض کردہ پیرامیٹرز کے ساتھ جہاز پر موجود جوہری طاقت سے چلنے والے فوٹون راکٹوں کے ذریعے حاصل کی جانے والی زیادہ سے زیادہ رفتار ٹیبل 1 میں دی گئی ہے۔ اس طرح کے جوہری طاقت سے چلنے والے راکٹوں کی زیادہ سے زیادہ رفتار کی حدود روشنی کی رفتار (60 کلومیٹر فی سیکنڈ) کے 0.02% سے کم ہوتی ہیں۔ لہذا، آن بورڈ نیوکلیئر فوٹون راکٹ انٹرسٹیلر مشنز کے لیے موزوں نہیں ہیں۔ ٹیبل 1 مثالی پیرامیٹرز کے ساتھ آن بورڈ نیوکلیئر فوٹون جنریٹرز کے ساتھ فوٹون راکٹوں کے ذریعے حاصل کی جانے والی زیادہ سے زیادہ رفتار۔ تاہم، بیمڈ لیزر پروپلشن، جیسے کہ فوٹوونک لیزر تھرسٹر، خلائی جہاز کی زیادہ سے زیادہ رفتار فراہم کر سکتا ہے جو اصولی طور پر روشنی کی رفتار c تک پہنچ سکتی ہے۔ بیم سے چلنے والا پروپلشن لیزر پروپلشن نیوکلیئر فوٹوونک راکٹ نوٹ حوالہ جات بیرونی روابط فوٹوون راکٹوں کا کیا ہوا؟ راکٹ پروپلشن