加粗 - 电动太阳风帆
恒星表面温度高达数千度,其强大的磁场不断搅动表面物质,导致大量粒子(主要是电离氢)从恒星表面喷射而出,这些粒子的运动速度可达数百千米 / 秒,这就是太阳风(对于其他恒星则称为恒星风)。
人们可以制造一张巨大且轻薄的风帆,利用这些粒子的推力前进,就像地球上的船只借助风力航行一样。不过,由于太阳风非常稀薄,即便使用石墨烯等轻质材料制造风帆,其尺寸也需要非常巨大,实际应用中可能并不现实。
不过,我们可以采用另一种设计:使用像头发丝一样细的导电电缆或金属线,以轮辐的形式连接在航天器主体上,通过航天器主体的缓慢旋转使这些 “轮辐” 保持圆形排列。这样,仅用少量细线就能形成面积相当于数平方千米的 “风帆” 效果。
由于太阳风中的粒子大多已电离,它们能够与电场和磁场相互作用。在电动太阳风帆的设计中,正是利用电场与这些电离粒子的相互作用来推动航天器前进。
这种推进方式仅在恒星系统内部有效,因此常与其他推进系统配合使用:在恒星系统内可借助它为航天器加速或减速,从而节省燃料。
需要注意的是,尽管所有恒星都会产生恒星风,但其粒子的数量和速度差异极大 —— 最暗的红矮星与最大的超巨星之间的亮度差异超过 10 亿倍,恒星风的强度也会随之大幅变化。
此外,恒星残骸(如脉冲星)可能会产生更强的极性粒子流。星际航天器或许可以利用这些粒子流:一方面通过引力辅助获得速度和调整航向,另一方面借助粒子流的推力进一步加速。
另外,像 “恒星提升”(详见相关节目)这类技术,虽然初衷是从恒星中开采物质,但也能增强恒星风,并产生密度更高、速度更快的定向粒子流 —— 类似我们设想中用于物质束传输的粒子流。
加粗 - 电动力系绳
电动力系绳是一种在拥有强磁场的天体(如地球等许多行星)周围可使用的电动推进技术。
其原理是:将一颗带有阳极的卫星通过绝缘系绳悬挂在天体磁场中,电流在系绳系统中流动时,会与天体磁场相互作用,从而推动卫星远离天体(若系绳位于卫星下方)或使卫星减速(若系绳位于卫星上方)。
由于天体磁场的物理尺度巨大,要使电动力系绳发挥作用,系绳的长度通常需要达到数千米。
此外,这种技术还可以反向使用:通过