پیشرانش میدانی

**پیشرانش میدانی** (Field propulsion) مبتنی بر مفاهیم نظری و پژوهشی فناوری‌های طراحی پیشران فضاپیما است که در آن‌ نیروی رانش (Thrust) به‌جای تولید از درون فضاپیما، با جفت‌شدن وسیله نقلیه فضایی با میدان‌های خارجی یا محیط اطراف، تولید می‌شود. در این مفهوم از نظر ترمودینامیکی، طرح‌های پیشرانش میدانی، سامانه‌های بازی هستند که تکانه یا انرژی را با محیط اطراف خود تبادل می‌کنند؛ برای مثال، یک سامانه پیشرانش میدانی ممکن است خود را با جریان‌های فوتون، تابش، پلاسمای مغناطیسی یا مگنتوسفر سیارات همساز کند. نمونه‌های آشنای آن شامل بادبان‌های خورشیدی، تترهای الکترودینامیکی و بادبان‌های مغناطیسی هستند. در مقابل، رانشگرهای غیرواکنشی، از نظر ترمودینامیکی سامانه‌های بسته‌ای هستند که ادعا می‌شود بدون هیچ‌گونه تعامل خارجی، نیروی رانش خالص تولید می‌کنند، که به‌عنوان ناقض‌ قانون پایستگی تکانه و مدل استاندارد فیزیک در نظر گرفته می‌شوند.

در تحقیقات مهندسی هوافضا، برچسب پیشرانش میدانی به هر دو مجموعه از رویکردهای پیشنهادی و تثبیت‌شده اطلاق می‌گردد که به ذخایر خارجی انرژی «تکیه می‌کنند» (push off) که عبارتند از: فشار فوتونی ناشی از نور خورشید (بادبان‌ها)، جریان‌های ذرات باردار مانند باد خورشیدی (مگ‌سیل‌ها و ساختارهای مغناطیسی مرتبط)، و تعاملات با مگنتوسفر سیاره‌ای و محیط‌های یونوسفر (تترهای الکترودینامیکی). در کاربردهای محدودتر، این اصطلاح همچنین تلاش‌هایی را که برای مهندسی جفت‌شدگی میدان-ماده با استفاده از پیشرانش الکترومغناطیسی (مانند الکتروهیدرودینامیک و مگنتوهیدرودینامیک) و همچنین سازوکارهای نظری که از ایده‌های نسبیت عام، نظریه میدان‌های کوانتومی یا انرژی نقطه صفر برای تغییر اینرسی مؤثر یا جفت‌شدن مستقیم به میدان‌های فضا بهره می‌برند، پوشش می‌دهد.

چندین عنصر از پیشرانش جفت‌شده با میدان با موفقیت در آزمایشگاه و در مدار نزدیک زمین، به‌ویژه به وسیله بادبان‌ها و تترها نشان داده شده‌اند. هنوز هیچ روش پیشرانش میدانی به‌عنوان اولین سامانه عملی پیشرانش، برای مأموریت‌های میان‌سیاره‌ای یا میان‌ستاره‌ای تأیید نشده است و در حال حاضر محدود به عملیات‌های مداری شناخته می‌شوند. با این وجود، چشم‌انداز تبادل تکانه و در نتیجه کاهش هزینه، جرم و وزن پیشران موشک حمل‌شده، همچنان انگیزه‌ای برای کارهای اکتشافی است. این موضوع در برنامه‌های هدفمندی مانند برنامه سابق ناسا و همچنین در مطالعات آژانس‌های فضایی ملی، گروه‌های تحقیقاتی دانشگاهی و سازمان‌های صنعتی که جایگزین‌هایی برای حذف پیشران یا بکارگیری انرژی خارجی برای موتورهای موشکی متعارف و سیستم‌های پیشرانش الکتریکی می باشد، فعال باقی مانده است.

## تعریف

اصطلاح *پیشرانش میدانی* به دسته‌ای از سامانه‌های پیشرانشی اطلاق می‌شود که در آن‌ها نیروی رانش از طریق تعامل با میدان‌های خارجی یا محیط پیرامون تولید می‌شود. این سازوکار در تضاد با روش‌های سنتی است که بر خروج مداوم جرم واکنش (پیشران) ذخیره‌شده یا استفاده از سوخت‌های شیمیایی متکی هستند. در این چارچوب، نمونه‌های شناخته‌شده‌ای همچون بادبان‌های خورشیدی، بادبان‌های مغناطیسی و تترهای الکترودینامیکی قرار دارند. این سامانه‌ها به‌جای بیرون راندن پیشران حمل‌شده، با فوتون‌ها، پلاسما یا میدان‌های مغناطیسی خارجی وارد تعامل شده و نیرو دریافت می‌کنند.

مفاهیم متنوع پیشرانش میدانی شامل مکانیسم‌هایی است که در آن‌ها حرکت، حاصل جفت‌شدن با محیط است، نه حمل و پرتاب توده سوخت. در واقع، پیشرانش میدانی یک فناوری واحد نیست، بلکه طیف وسیعی از رویکردها را در بر می‌گیرد؛ از مفاهیم بلوغ‌یافته‌ای که در پروازهای فضایی آزمایش شده‌اند تا سازه‌های نظری و بسیار انتزاعی.

در تعاریف گسترده، این اصطلاح اغلب شامل سیستم‌های بادبان خورشیدی می‌شود؛ مانند مأموریت IKAROS متعلق به آژانس کاوش‌های هوافضای ژاپن (JAXA) که موفق شد پیشرانش با استفاده از فشار تابش نور خورشید را در عمل نشان دهد. مثال‌های دیگر شامل سیستم‌هایی است که برای بهره‌برداری از میدان فوتونی خورشید، ذرات باردار موجود در باد خورشیدی یا میدان‌های مغناطیسی سیاره‌ای طراحی شده‌اند. در همین راستا، مفاهیم بادبان مغناطیسی که توسط دانا اندروز و رابرت زوکرین پیشنهاد شده‌اند، ایجاد میدان‌های مغناطیسی بزرگ برای تعامل با باد خورشیدی و در نتیجه انتقال تکانه به فضاپیما را پیش‌بینی می‌کنند.

با این حال، تعاریف محدودتر بر مکانیسم‌های پیشرانش الکترومغناطیسی تجربی تمرکز دارند، از جمله الکتروهیدرودینامیک (EHD) و مگنتوهیدرودینامیک (MHD). همچنین این تعاریف شامل پیشنهادات نظری‌تری می‌شوند که به نسبیت عام، نظریه میدان‌های کوانتومی یا انرژی نقطه صفر به‌عنوان مسیرهای ممکن برای تغییر اینرسی یا جفت‌شدن مستقیم به خلأ کوانتومی ساختاریافته استناد می‌کنند.

ایده اصلی این است که با تعامل با چنین منابع خارجی، یک فضاپیما می‌تواند به محیط اطراف «تکیه کند» (push off) و انرژی یا تکانه موجود در محیط را به شتاب تبدیل نماید. این فرآیند در مقابل عملکرد موشکهای متداول قرار می‌گیرد که با بیرون راندن جرم به حرکت دست می‌یابند. در موشک‌های سنتی، معمولاً محصولات خروجی احتراق ناشی از پیشران‌های شیمیایی است که طبق قانون سوم نیوتن باعث تولید رانش می‌شود؛ فرآیندی که تصویر آشنای پرتاب موشک همراه با دود و شعله‌های انفجاری در زیر آن را تداعی می‌کند.
## پایستگی تکانه
قانون پایستگی تکانه، یک اصل بنیادین برای تمامی سیستم‌های پیشرانش محسوب می‌شود، چرا که در تمامی آزمایش‌های فیزیکی، تکانه همواره پایسته است. این قانون در آثار منتشر شده توسط ایزاک نیوتن و گالیلئو گالیله به‌صورت ضمنی وجود داشت، اما در سطحی بنیادی‌تر، همان‌طور که در قضیه نوتر بیان شده، ناشی از تقارن انتقالی فضا در قوانین فیزیک است.

برای نمونه، پیشران‌های MHD (مگنتوهیدرودینامیک)، سیالات رسانا را با استفاده از میدان‌های الکترومغناطیسی شتاب می‌دهند. این عمل منجر به تولید رانش از طریق نیروی لورنتس می‌شود؛ در این فرایند، تکانه از طریق تعامل با محیط‌های خارجی (مانند محیط میان‌سیاره‌ای، میان‌ستاره‌ای یا بادهای خورشیدی) حفظ می‌شود. سیستم‌های پیشرانش میدانی به عنوان سامانه‌های باز عمل می‌کنند و با انتقال تکانه به محیط اطراف یا دریافت آن از محیط، با اصل پایستگی تکانه کاملاً سازگار هستند. در واقع، رویکردهایی که بر تعامل با محیط استوارند (مانند بادبان‌ها، تترها یا جفت‌شدگی پلاسما-موج) تا زمانی امکان‌پذیر هستند که مکانیزم تعامل با محیط خارجی به اندازه کافی قوی باشد.

بررسی‌های علمی در حوزه پیشرانش میدانی همواره تأکید دارند که هر سیستم بازی باید تکانه را با یک حامل خارجی (مانند فوتون‌ها، پلاسما یا میدان‌های مغناطیسی) مبادله کند. در مقابل، ادعاهای مربوط به «رانشگرهای بدون واکنش» که خود را به عنوان سامانه بسته معرفی می‌کنند، با دیده تردید نگریسته می‌شوند، زیرا این ادعاها با قوانین ترمودینامیک و اصول تثبیت‌شده علمی در تضاد هستند. این رانشگرهای فرضی مدعی تولید رانش بدون تبادل تکانه با هیچ موجودیت خارجی هستند؛ ادعایی که به معنای نقض پایستگی تکانه است.

پایستگی تکانه، خط قرمز و مرز بنیادین تمامی مفاهیم پیشرانش است. اجماع در بررسی‌های دانشگاهی بر این است که هر سیستم پیشرانشی که بدون برون‌دادِ جرم واکنش یا بدون تعامل با میدان‌های خارجی نیروی رانش خالص تولید کند، با چارچوب فعلی فیزیک و مدل استاندارد ناسازگار و غیرقابل دفاع است و اثبات امکان‌پذیری آن نیازمند فیزیک فراتر از مدل استاندارد خواهد بود.

## تاریخچه تحقیقات و برنامه‌ها

در طول قرن بیستم و اوایل قرن بیست‌ و یکم، موشک‌های سنتی بر صنعت پیشرانش هوافضا تسلط داشته‌اند. با گسترش برنامه‌های فضایی در دهه ۱۹۶۰، مطالعاتی که به سفارش نیروی هوایی ایالات متحده و ناسا انجام شد، مفاهیم پیشرانش پیشرفته و نظری را در سه شاخه اصلی طبقه‌بندی کرد: حرارتی، میدانی و فوتونی. هدف از این کار، ایجاد یک چارچوب مشترک برای مقایسه ایده‌های غیرمتعارف پرواز فضایی بود.

در این طبقه‌بندی، اصطلاح «میدانی» (Field) به‌طور کلی به رویکردهایی اشاره داشت که در آن‌ها فضاپیما با منابع یا محیط‌های خارجی (مانند پلاسما، میدان‌های مغناطیسی یا منابع انرژی جهت‌دهی‌شده) به تبادل تکانه یا انرژی می‌پردازد. این روش‌ها در تضاد با موشک‌های متداول شیمیایی و طرح‌های حرارتی-هسته‌ای قرار داشتند. در آن زمان، این بررسی‌های اولیه به چنین مفاهیمی بیشتر به عنوان چشم‌اندازهای بلندمدت و آینده‌نگرانه نگاه می‌کردند تا سیستم‌های عملیاتی کوتاه‌مدت؛ با این حال، این مطالعات باعث شدند تا اصطلاحات و مفاهیم پیشرانش «میدانی» در چرخه‌های برنامه‌ریزی‌های بعدی همچنان زنده و مطرح باقی بمانند.
طی دهه‌های ۱۹۶۰ تا ۱۹۹۰، فناوری‌های پیشرانش الکتریکی و الکترومغناطیسی به بلوغ تجربی رسیدند. برخی از این سیستم‌ها، با وجود اینکه از مؤلفه‌های میدانی قدرتمندی بهره می‌بردند، همچنان برای تولید رانش به پیشران وابسته بودند و در مأموریت‌های عملیاتی محدودی به کار گرفته شدند. در سوی دیگرِ این طیف، مفاهیم نظری‌تری قرار داشتند که بدون حمل جرم واکنش و صرفاً با جفت‌شدن به محیط عمل می‌کردند؛ این مفاهیم عمدتاً در مرحله تحقیقات باقی ماندند.

گزارشی که در سال ۱۹۷۲ توسط آزمایشگاه پیشرانش موشکی نیروی هوایی منتشر شد، و در ادامه با مطالعات آزمایشگاه پیش‌رانش جت در سال‌های ۱۹۷۵ و ۱۹۸۲ تکمیل گردید، این تقسیم‌بندی را رسمیت بخشید. این گزارش‌ها نقشه‌های راهی را تدوین کردند که در آن‌ها مفاهیم پیشرفته مجدداً در سه کلاس اصلی طبقه‌بندی می‌شدند: حرارتی، میدانی و فوتونی. تأکید این گزارش‌ها بر سیستم‌هایی با «تکانه ویژه بی‌نهایت» بود؛ سیستم‌هایی که انرژی یا سیال کاری خود را مستقیماً از محیط اطراف دریافت می‌کردند. همچنین پیشنهاد شده بود که پیشرفت‌های نوین در حوزه لیزر و ابررساناها می‌تواند به مفاهیم فراموش‌شده‌ای نظیر پیشرانش لیزری یا رم‌جت‌ها حیاتی دوباره ببخشد.

تا اواخر دهه ۱۹۹۰، «برنامه فیزیک پیشرانش پیشرفته» (BPP) ناسا تحقیقات خود را حول محورهایی همچون پیشرانش بدون نیاز به جرم پیشران، دستیابی به حداکثر سرعت‌های انتقال فیزیکی و منابع انرژی انقلابی سازماندهی کرد؛ ضمن اینکه بر قابلیت آزمایش تجربی این مفاهیم تأکید داشت. این برنامه همچنین به بررسی این پرسش چالش‌برانگیز پرداخت که آیا اثرات «بدون پیشران» می‌توانند بدون نقض اصل پایستگی تکانه و انرژی وجود داشته باشند یا خیر. مطالعات بعدی که توسط مؤسسه مفاهیم پیشرفته ناسا (NIAC) انجام شد، همین مسیر را ادامه داد و بررسی کرد که آیا جفت‌شدگی با موج آلفون یا سایر تعاملات پلاسما می‌تواند رانشی شبیه به حالت بدون-پیشران ایجاد کند. در تمامی این تلاش‌ها، ضمن اذعان به جذابیت‌های مفهومی پیشرانش میدانی، بر چالش‌های حل‌نشده سازگاری فیزیکی در نبود یک کانال مشخص برای انتقال تکانه تأکید می‌شد. با این حال، انجام مأموریت STS-75 در سال ۱۹۹۶ و پروژه‌های لایت‌سیل ۱ و لایت‌سیل ۲ بین سال‌های ۲۰۱۵ و ۲۰۱۹، نشان داد که سیستم‌های پیشرانش میدانی در فضای بیرونی به‌صورت عملیاتی قابل استفاده هستند.

### دامنه، اصطلاحات و تلاش‌های برنامه‌ای
در اسناد فنی و برنامه‌ای، اصطلاح «میدانی» (Field) با معانی مختلفی به کار رفته است. در مطالعات پیمانکاری ناسا، گزینه‌های پیشرفته تحت عناوینی مانند پیشرانش حرارتی، میدانی و فوتونی گروه‌بندی شدند. در اینجا، «میدانی» به مفاهیمی اشاره داشت که فراتر از موشک‌های متعارف بوده و بر پایه انرژی خارجی و تعامل با میدان عمل می‌کردند.

تلاش‌های برنامه فیزیک پیشرانش پیشرفته (BPP) که در سال ۱۹۹۶ تأسیس شد، اهداف تحقیقاتی خود را به صراحت بر روی «پیشرانش بدون نیاز به جرم پیشران» متمرکز کرد و مسئله پیشرانش میدانی را در چارچوب محدودیت‌های بنیادی فیزیک و ادعاهای قابل آزمایش بررسی نمود. به‌طور جداگانه، NIAC مطالعاتی را بر روی استفاده از پلاسماهای محیطی و میدان‌های مغناطیسی (مانند باد خورشیدی و مگنتوسفرها) برای تولید رانش بدون خروج جرم داخلی تأمین مالی کرد.

در عمل، امکان‌پذیری هر مفهوم «جفت‌شده با میدانِ باز» (Open field-coupled)، مستقیماً به قدرت جفت‌شدگی آن با محیط بستگی دارد. برای مثال، میزان تبادل تکانه با باد خورشیدی یا یک مگنتوسفر، تابعی از چگالی پلاسمای محلی، بزرگی میدان مغناطیسی و بازده تعامل موج/میدان است؛ بنابراین در محیط‌هایی که این پارامترها ضعیف یا متغیر باشند، نیروی رانش و قدرت کنترل فضاپیما نیز محدود خواهد شد. این محدودیت‌ها در تضاد با موشکهای شیمیایی کلاسیک و الکتریکی متعارف است؛ چرا که عملکرد آن‌ها عمدتاً توسط انرژی و پیشران داخلی تعیین می‌شود و محدودیت‌های آن‌ها ناشی از اصول مهندسی در سرعت خروج و چگالی انرژی قابل دستیابی است.

### انرژی پرتو-دهی شده و تعامل میدانی

در روش «پیشرانش با انرژی پرتو-دهی شده» (Beamed-energy propulsion)، توان مورد نیاز از یک منبع دوردست و با استفاده از فناوری‌های انرژی جهت‌دهی‌شده (مانند لیزرها، مایکروویوها یا پرتوهای ذرات باردار نسبیتی) مستقیماً به سیستم پیشرانش فضاپیما ارسال می‌شود. مزیت اصلی این روش آن است که منبع تولید توان، مستقل از فضاپیما باقی می‌ماند و نیازی به حمل آن نیست.

یک گزارش پیمانکاری ناسا با عنوان «مفاهیم پیشرفته پیشرانش انرژی-پرتویی و میدانی»، به بررسی این فناوری‌ها پرداخت و هدف آن یافتن جایگزین‌هایی فراتر از موشک‌های شیمیایی برای دستیابی به محموله‌های سنگین‌تر، برد بیشتر و سرعت نهایی بالاتر بود. این گزارش فناوری‌های کلیدی و توانمندساز آن زمان (مانند ابررساناهای جریان بالا، ابررساناهای دمای اتاق و هیدروژن فلزی) را به‌عنوان مسیرهای بالقوه برای تحقق پیشرانش میدانی شناسایی کرد. گزارش مذکور همچنین نوسانات شدید بودجه تحقیقات پیشرانش در دهه‌های گذشته را مستند کرد و بر لزوم بازگشت به خلاقیت نامحدود و «آزاداندیشی» که ویژگی بارز تحقیقات اواخر دهه ۱۹۵۰ بود، تأکید نمود.

مطالعه آزمایشگاه نیروی هوایی (AFRPL) نتیجه گرفت که به دلیل پتانسیل عملکرد فوق‌العاده بالا، محققان باید بر روی مفاهیم «تکانه ویژه بی‌نهایت» (Infinite Isp) تمرکز کنند. این مفاهیم شامل سیستم‌هایی است که هم سیال کاری و هم انرژی را از محیط اطراف دریافت می‌کنند. در برخی رویکردها، از مواد اتمسفری به عنوان سیال کاری استفاده می‌شود و جرم واکنش به جای حمل شدن در مخزن، از محیط گرفته می‌شود. پیشنهادهای دیگر شامل مفاهیم پیشرفته الکترواستاتیک و مبتنی بر MHD بود که می‌توانستند از تعامل ذرات باردار با پلاسماهای یونوسفری یا میدان‌های ژئومغناطیسی برای تولید حرکت جهت‌دار بهره ببرند.

در سال ۱۹۸۴، رابرت فوروارد مطالعات بادبان‌های پرتو-دهی شده را به مقیاس میان‌ستاره‌ای تعمیم داد. او پیشنهاد کرد که آرایه‌ای از لیزرهای فازی در منظومه شمسی می‌توانند شتاب پایداری را به بادبان‌های فوق‌سبک در فواصل نجومی اعمال کنند. طبق محاسبات او، چنین سیستمی قادر است یک کاوشگر را به سرعتی حدود ۰.۱۱ سرعت نور (c) برساند و سفر به سامانه آلفا قنطورس را در حدود چهار دهه ممکن سازد؛ زمانی که سفر میان‌ستاره‌ای را در مقیاس عمر انسان قابل تصور می‌کند.
### پیشرانش الکترومغناطیسی

مأموریت زوند ۲ اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۶۴ به مقصد مریخ، نخستین استفاده عملیاتی از پیشرانش الکتریکی در فضای میان‌سیاره‌ای را رقم زد. این مسیر در ایالات متحده نیز با استقرارهای متوالی دنبال شد و در نهایت به سری ماهواره‌های نوا منتهی گردید. در گزارش جامع ناسا پیرامون پیشرانش الکترومغناطیسی، سه کلاس اصلی از این سامانه‌ها شناسایی شدند: رانشگر پلاسمای پالسی (PPT)، رانشگر مگنتوپلاسمادینامیک (MPD) و رانشگر القایی پالسی (PIT). طبق این بررسی، مزایای اصلی رانشگرهای الکترومغناطیسی شامل تکانه ویژه بالا، استحکام ساختاری، قابلیت پردازش توان بالا، سادگی سیستم و دقت بالا در موقعیت‌دهی ماهواره است. همچنین اشاره شد که رانشگرهای پالسی امکان مقیاس‌بندی نسبتاً ساده‌ای را برای تطبیق سطح سیستم با توان در دسترس فضاپیما فراهم می‌کنند.

در میان این فناوری‌ها، PPTها تنها رانشگرهای الکترومغناطیسی هستند که به‌صورت گسترده در ماهواره‌های عملیاتی استفاده شده‌اند؛ هرچند هر دو سامانه PPT و MPD تجربه پرواز فضایی را دارند. توسعه PPTها در اواخر دهه ۱۹۶۰ آغاز شد و نخستین پروازهای آن‌ها با پیشران جامد توسط شوروی در سال ۱۹۶۴ و آمریکا در سال ۱۹۶۸ انجام گرفت. مکانیزم عمل این رانشگرها بر پایه ایجاد یک تخلیه الکتریکی قوس‌دار (Arc Discharge) در سطح یک میله پلیمری فلوئورینه جامد است؛ این تخلیه باعث فرسایش (Ablation) مقدار اندکی از پیشران شده و سپس آن را توسط نیروی لورنتس شتاب می‌دهد. برخلاف مفاهیم بعدی که بر عملیات القایی یا حالت پایدار متکی بودند، PPTها از پیکربندی‌های فشرده، کم‌توان و پالسی بهره می‌برند که آن‌ها را برای مأموریت‌های تنظیم وضعیت و جبران پسا (Drag makeup) ایده‌آل می‌سازد.

رانشگرهای MPD کلاس اصلی دیگری از سیستم‌های پیشرانش الکترومغناطیسی هستند که برای کاربردهای فضایی در هر دو حالت «شبه-پایدار» و «پایدار» مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. اساس کار MPDها تولید نیروی لورنتس از طریق تعامل جریان‌های تخلیه الکتریکی با میدان‌های مغناطیسی است؛ این میدان‌ها می‌توانند به‌صورت خود-القا (توسط جریان پلاسما) ایجاد شوند یا توسط آهنرباهای خارجی اعمال گردند. در حالی که PPTها سابقه عملیاتی در جبران پسا دارند، دستگاه‌های MPD عمدتاً در رژیم‌های آزمایشی پرواز کرده‌اند.

رانشگرهای PIT به‌عنوان شکلی از پیشرانش الکترومغناطیسی توسعه یافتند تا بر محدودیت‌های ناشی از فرسایش الکترود و طول عمر محدود در سیستم‌های تماسی غلبه کنند. این رانشگرها با القای جریان در پلاسما از طریق میدان‌های مغناطیسی متغیر با زمان، پیشران خنثی را بدون نیاز به تماس فیزیکی مستقیم بین الکترودها و پلاسما شتاب می‌دهند. مفهوم PIT در اواخر دهه ۱۹۶۰ شکل گرفت و از طریق طراحی‌های آزمایشی متوالی با تمرکز بر مقیاس‌بندی عملکرد، بهینه‌سازی مدار و سازگاری با انواع پیشران تکامل یافت. اگرچه تا زمان تدوین گزارش، هیچ سیستم PIT در فضا عملیاتی نشده بود، اما این کلاس به دلیل پتانسیل بالا برای بازدهی عالی و طول عمر زیاد (به‌واسطه حداقل تخریب مواد)، همچنان گزینه‌ای جذاب باقی مانده است؛ به‌ویژه برای مأموریت‌هایی که نیازمند انعطاف‌پذیری در انتخاب نوع پیشران و کاهش ریسک آلودگی محیطی هستند.

### جفت‌شدگی با محیط اطراف
مطالعات فاز یک مؤسسه مفاهیم پیشرفته ناسا (NIAC) تحت عنوان «پیشرانش موج پلاسمای محیطی»، امکان تبادل تکانه با محیط‌های طبیعی فضایی (مانند باد خورشیدی و مگنتوسفرها) را ارزیابی کرد. این تحقیقات بر استفاده از امواج پلاسما—نظیر مدهای آلفون—در کنار بادبان‌ها و تترهای الکترودینامیکی تمرکز داشتند تا امکان تولید رانش «بدون پیشران» یا «شبه-بدون-پیشران» را بررسی کنند. جذابیت اصلی این روش در حذف نیاز به حمل جرم واکنش داخلی نهفته است. با این حال، مطالعه مذکور خاطرنشان کرد که این مزیت با چالش‌هایی جدی نظیر عدم بلوغ فنی و محدودیت ذاتی این مفاهیم در ارائه قابلیت مانور قابل‌توجه همراه است.

### تحقیقات مرز فیزیک

یادداشت‌های فنی برنامه فیزیک پیشرانش پیشرفته (BPP) ناسا، چارچوب دقیقی را برای تحقیقات در مرزهای فیزیک—شامل پیشرانش بدون پیشران، دستیابی به سرعت‌های نهایی انتقال و روش‌های انقلابی تولید انرژی—تدوین کرد. هدف صریح این چارچوب، تفکیک ایده‌هایی بود که قابلیت آزمایش فیزیکی دارند از ادعاهایی که اجرایی نیستند. در همین راستا، مینامی و موشا در مطالعه سال ۲۰۱۲ خود پیشنهادهایی را بررسی کردند که فضا را دارای یک ساختار فیزیکی بنیادین می‌داند؛ ساختاری که در مقیاس‌های ماکروسکوپی با نسبیت عام و در مقیاس‌های میکروسکوپی با نظریه میدان‌های کوانتومی توصیف می‌شود.

این محققان مکانیسم‌هایی نظیر قطبش خلأ، انحنای مهندسی‌شده فضازمان و تعاملات با میدان نقطه صفر را ترسیم کردند. مطالعه آن‌ها این شاخه از پیشرانش میدانی را تا سال ۲۰۱۲ همچنان در مرحله نظری می‌دانست و به مهندسی آینده‌نگرانه‌ای اشاره داشت که بتواند نواحی موضعی فضا را برای تولید رانش تحریک کند. این رویکرد دوگانه، مفاهیم پیشرانش میدانی را در تقاطع دو نظریه بزرگ قرار می‌دهد: نسبیت عام که فضازمان را به‌عنوان هندسه‌ای پویا می‌بیند، و نظریه میدان‌های کوانتومی که خلأ را بستری مملو از میدان‌های نوسانی و انرژی نهفته می‌داند.

اگرچه پدیده‌های ناشی از نوسانات خلأ، مانند اثر کاسیمیر، در آزمایش‌های دقیق متعدد اندازه‌گیری شده و در ادبیات علمی پذیرفته شده‌اند، اما تلاش‌ها برای استخراج رانش خالص یا ایجاد جفت‌شدگی گرانشی از طریق پیکربندی‌های الکترومغناطیسی ساکن (که اغلب تحت عنوان اثرات «الکتروگرانشی» مطرح می‌شوند)، تاکنون موفق به تولید نیروهای غیرعادی تکرارپذیر در آزمایش‌های کنترل‌شده نشده‌اند.

## انواع

مفاهیم پیشرانش میدانی را می‌توان بر اساس نحوه تعامل با محیط و منبع تکانه به چند گروه اصلی تقسیم کرد:
*   **سامانه‌های جفت‌شده با محیط:** این سامانه‌ها از محیط اطراف برای تولید رانش بهره می‌برند. نمونه‌های بارز شامل بادبان‌های خورشیدی، بادبان‌های مغناطیسی و تترهای الکترودینامیکی هستند که با باد خورشیدی یا میدان‌های مغناطیسی محیطی تعامل دارند. برای مثال، در یک طرح بادبان مغناطیسی، حلقه‌ای از کابل ابررسانا میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که با انحراف پلاسمای باد خورشیدی، تکانه را به فضاپیما منتقل می‌سازد.
*   **پیشرانش الکترومغناطیسی (با جرم واکنش):** این سیستم‌ها از میدان‌های الکترومغناطیسی قدرتمند برای شتاب‌دهی به پلاسمای پیشران (جرم واکنش) استفاده می‌کنند.
*   **مفاهیم نظری (تعامل با خلأ):** کلاسی انتزاعی‌تر که تعامل مستقیم با ساختار خلأ یا هندسه فضازمان را پیشنهاد می‌دهد. این رویکرد مدعی تولید رانش بدون خروج جرم است؛ ایده‌ای که در ادبیات نسبیت عام و نظریه میدان‌های کوانتومی بررسی شده اما تاکنون تأیید تجربی نشده است.

این طبقه‌بندی چندلایه، بازتاب‌دهنده ساختاری است که گزارش‌های پیمانکاری و بررسی‌های برنامه در اواخر قرن بیستم ارائه دادند. در متون فنی معاصر، اصطلاح «پیشرانش میدانی» معمولاً برای طرح‌هایی رزرو می‌شود که تکانه را با مخازن خارجی (محیط) مبادله می‌کنند؛ زیرا وجود یک محیط قابل‌شناسایی که نیروی متقابل را تأمین کند، سازگاری این طرح‌ها را با اصل پایستگی تکانه تضمین می‌کند. در مقابل، دستگاه‌هایی نظیر رانشگرهای PPT، MPD و PIT—با وجود اینکه فیزیک داخلی آن‌ها تحت سلطه میدان‌های الکترومغناطیسی است—در خانواده گسترده‌تر پیشرانش الکتریکی جای می‌گیرند، زیرا جریان خروجی آن‌ها جرمی را حمل می‌کند که «بستار تکانه» (Momentum Closure) را اجرا می‌نماید. بررسی‌های آکادمیک نیز معمولاً خط تمایزی میان مفاهیم جفت‌شده با محیط و دستگاه‌های پیشرانش الکتریکی (که پیشران حمل‌شده را بیرون می‌رانند) ترسیم می‌کنند.

### رانشگرهای الکتریکی/مغناطیسی با خروج پیشران
در حوزه پیشرانش الکترومغناطیسی، چندین دستگاه وجود دارند که اگرچه به میدان‌های قوی متکی هستند، اما از نظر مکانیسم انتقال تکانه همچنان «متعارف» محسوب می‌شوند، زیرا با شتاب دادن و بیرون راندن پیشران عمل می‌کنند. خانواده‌های شاخص این گروه عبارتند از:
*   **رانشگر پلاسمای پالسی (PPT):** که سابقه پرواز برای تنظیم وضعیت و جبران پسا را دارد.
*   **رانشگر مگنتوپلاسمادینامیک (MPD):** که در رژیم‌های آزمایشی پرواز کرده است.
*   **رانشگر القایی پالسی (PIT):** که همچنان در مراحل آزمایش زمینی است.

هریک از این سامانه‌ها دارای بده‌بستان‌های خاصی در زمینه طول عمر، بازده و مقیاس‌بندی توان هستند. اهمیت این دستگاه‌ها در بحث پیشرانش میدانی این است که نشان می‌دهند چگونه میدان‌های قوی می‌توانند بر فیزیک شتاب‌دهی داخلی حاکم باشند، در حالی که تعادل تکانه همچنان از طریق خروج گاز حفظ می‌شود. در نقشه‌های راه فنی، این فناوری‌ها اغلب به‌عنوان معیاری (Benchmark) برای سنجش مفاهیم جفت‌شده با محیط عمل می‌کنند و انتظارات را برای شاخص‌هایی نظیر نسبت توان-به-رانش، طول عمر و جرم سیستم در مقیاس‌های عملیاتی تعیین می‌نمایند.

### روش‌های عملی
اگرچه کاربرد فضایی گسترده‌ای ندارند، اما نمونه‌های اثبات‌‌شده‌ای از پیشرانش میدانی در زمین وجود دارد که در آن‌ها میدان‌های الکترومغناطیسی بر روی یک محیط رسانا (مانند آب دریا یا پلاسما) کار انجام می‌دهند؛ این حوزه به‌طور کلی مگنتوهیدرودینامیک (MHD) نامیده می‌شود. عملکرد MHD مشابه موتورهای الکتریکی است، با این تفاوت که به‌جای قطعات متحرک فلزی، از سیالات رسانا یا پلاسما استفاده می‌شود. کشتی EMS-1 و نمونه جدیدتر آن یاماتو ۱ مثال‌هایی از سیستم‌های پیشرانش میدانی الکترومغناطیسی دریایی هستند که نخستین بار در سال ۱۹۹۴ توصیف شدند.

روش دیگر، الکتروهیدرودینامیک (EHD) است که در آن سیالات باردار الکتریکی برای تولید رانش و کنترل جریان شتاب داده می‌شوند. نمایش‌های آزمایشگاهی و پروازی این روش شامل هواگرد هایی است که توسط تخلیه کرونا رانده می‌شوند.

#### جفت‌شدگی موج پلاسما-محیط

مطالعات مؤسسه مفاهیم پیشرفته ناسا (NIAC) رویکردی را بررسی کرده‌اند که در آن امواج فرکانس رادیویی (مانند امواج آلفون) از فضاپیما گسیل می‌شوند تا با پلاسما و میدان‌های مغناطیسی محیطی جفت شده، تکانه را به محیط منتقل کنند و رانش بدون پیشران تولید نمایند. ارزیابی فاز اول این مطالعات در سال ۲۰۱۱ نشان داد که هرچند این فناوری از نظر فنی هنوز نابالغ است، اما در صورت غلبه بر چالش‌های مربوط به حساسیت سیستم و تأمین توان، می‌تواند به‌طور بالقوه یک فناوری توانمندساز باشد.

#### تترهای الکترودینامیکی
تترهای الکترودینامیکی (Electrodynamic Tethers) سیستم‌هایی هستند که از طریق اعمال نیروی لورنتس بر روی یک رسانای طویل حامل جریان، تکانه را با مگنتوسفر یا یونوسفر سیاره‌ای مبادله می‌کنند. این تعامل امکان تولید پسا (Drag) یا رانش را بدون نیاز به مصرف پیشران در محیط‌های مناسب (مانند مدار نزدیک زمین) فراهم می‌سازد. این تترها به‌عنوان «سامانه‌های باز» عمل کرده و تعادل تکانه را از طریق واکنش متقابل با پلاسما و میدان مغناطیسی محیط حفظ می‌کنند.

در فاز عملیاتی، هنگامی که یک تتر رسانا از میان میدان مغناطیسی سیاره عبور می‌کند، یک نیروی محرکه الکتریکی (EMF) حرکتی در آن القا می‌شود. بستن مدار الکتریکی از طریق یونوسفر محیطی اجازه برقراری جریان را می‌دهد. نیروی لورنتسِ حاصل از این جریان می‌تواند در دو حالت عمل کند:
# **ایجاد پسا:** برای کاهش ارتفاع و خروج از مدار.
# **ایجاد رانش:** با تزریق توان الکتریکی خارجی برای غلبه بر EMF القایی و افزایش ارتفاع (در هندسه‌های مداری خاص).

علاوه بر تولید نیروی محرکه، تترهای الکترودینامیکی می‌توانند با مصرف انرژی مداری (کاهش ارتفاع)، توان الکتریکی تولید کنند (عملکرد ژنراتوری).
#### بادبان‌های مغناطیسی و مگنتوسفری
بادبان‌های مغناطیسی (Magnetic sails) یا «مگ‌سیل‌ها» با ایجاد پیوند میان میدان مغناطیسیِ تولیدشده توسط فضاپیما و پلاسمای باد خورشیدی، نیروی رانش تولید می‌کنند. در این روش، تکانه از جریان ذرات باردار محیطی به وسیله نقلیه منتقل می‌شود. تحلیل‌ها نشان می‌دهند که مکانیزم اصلی تولید رانش، انحراف ذرات باد خورشیدی در اطراف میدان مغناطیسی فضاپیما است. عملکرد این سیستم توسط پارامتری به نام «فاصله ایستایی» (Stand-off distance) تعیین می‌شود؛ نقطه‌ای که در آن فشار دینامیکی باد خورشیدی با فشار میدان مغناطیسی بادبان به تعادل می‌رسد. هرچند سطح مقطع مغناطیسی مؤثرِ بزرگ‌تر منجر به انتقال تکانه بیشتر می‌شود، اما ایجاد آن نیازمند حلقه‌های ابررسانایی با شعاع بسیار زیاد و جریان الکتریکی بالا است.

بادبان‌های مغناطیسی اساساً ابزاری برای شتاب‌گیری یا ترمز کردن بدون مصرف پیشران هستند، زیرا تبادل تکانه با محیط پلاسما صورت می‌گیرد و نه با بیرون راندن جرم داخلی. چالش‌های کلیدی مهندسی در این حوزه شامل مدیریت جرم و ابعاد حلقه ابررسانا و محدودیت‌های فیزیکی در چگالی جریان بحرانی ابررساناها است. مطالعات مأموریت نشان می‌دهد که این بادبان‌ها می‌توانند با استفاده از باد خورشیدی برای شتاب‌گیری (در مسیر رفت) و ترمزگیری (در مسیر بازگشت)، بین مدارهای دایره‌ای خورشیدمرکزی حرکت کنند. همچنین، استفاده از مگ‌سیل‌ها برای ترمزگیری در مأموریت‌های میان‌ستاره‌ای پیشنهاد شده است، جایی که تعامل با محیط میان‌ستاره‌ای می‌تواند سرعت فضاپیما را بدون نیاز به سوخت شیمیایی کاهش دهد تا وارد منظومه مقصد شود. طراحی بهینه در این سیستم‌ها بر ایجاد تعادل میان دستیابی به بیشترین سطح مقطع مغناطیسی و کمترین جرم ممکن برای حلقه متمرکز است.

#### بادبان‌های خورشیدی

بادبان‌های خورشیدی با تبادل تکانه با فوتون‌های تابشی خورشید، شتابی پیوسته اما با نیروی کم تولید می‌کنند. از آنجا که منبع تکانه (میدان فوتونی) خارج از فضاپیما قرار دارد، این فناوری در دسته «پیشرانش جفت‌شده با میدان» طبقه‌بندی می‌شود. عملکرد این بادبان‌ها تابع مستقیم شار تابشی (تابندگی خورشیدی) و ضریب بازتاب بادبان است؛ از این‌رو با دور شدن از خورشید (طبق قانون عکس مجذور فاصله)، کارایی آن‌ها کاهش می‌یابد که این امر انگیزه اصلی برای ساخت سازه‌های بسیار بزرگ و فوق‌سبک است.

مهندسی «بادبان‌گردها» (Sailcraft) نیازمند تلفیق سازه‌های فوق‌سبک با سیستم‌های دقیق کنترل وضعیت و مدیریت حرارتی است. طرح‌های متداول شامل بادبان‌های مربعی و «هلیوژایرو» (Heliogyro) هستند که از فیلم‌های نازک روی بوم‌های بازشونده استفاده می‌کنند. باز کردن قابل‌اطمینان این سازه‌های ظریف در فضا یکی از چالش‌های اصلی است، زیرا چروک‌خوردگی یا بادکردن (Billowing) سطح بادبان می‌تواند بازده را به‌شدت کاهش دهد. از آنجا که بردار رانش همواره تقریباً عمود بر سطح بادبان است، کنترل مسیر نیازمند تغییر دقیق زاویه بادبان نسبت به خورشید است.

پیشرفت در علم مواد به‌طور مستقیم بر عملکرد تأثیر می‌گذارد؛ کاهش چگالی سطحی (جرم بر واحد مساحت) مستقیماً شتاب را افزایش می‌دهد. رابرت فوروارد در مطالعه‌ای کلاسیک (۱۹۸۴) نشان داد که با استفاده از لیزرهای قدرتمند مستقر در منظومه شمسی و یک «پارا-لنز» (Para-lens) یا عدسی فرنل با قطر ۱۰۰۰ کیلومتر، می‌توان بادبان‌های نوری را تا ۱۱ درصد سرعت نور ($0.11c$) شتاب داد. طبق محاسبات او، چنین سیستمی می‌تواند سفر بدون سرنشین به ستاره آلفا قنطورس را در حدود ۴۰ سال ممکن سازد. طرح فوروارد شامل یک سیستم دو مرحله‌ای بود: یک بادبان حلقوی عظیم که نور لیزر را به سمت یک بادبان کوچک‌تر (حامل محموله) بازتاب می‌دهد تا امکان ترمز کردن و قرار ملاقات در منظومه مقصد فراهم شود.

### پیشرانش میدانی مبتنی بر ساختار فیزیکی فضا

در مرزهای فیزیک نظری، محققانی مانند مینامی و موشا، پیشرانش میدانی را به‌عنوان تعامل با «ساختار بنیادی فضا» تعریف می‌کنند. این رویکرد تلاش دارد از مفاهیم نسبیت عام (در مقیاس ماکروسکوپی) و نظریه میدان‌های کوانتومی (در مقیاس میکروسکوپی) برای تولید نیرو بهره ببرد. استدلال آن‌ها این است که برای سفرهای فضایی پیشرفته در آینده، فناوری‌ها باید بتوانند ویژگی‌های فیزیکی ناحیه موضعی فضا را تحریک کنند. مکانیسم‌های پیشنهادی شامل قطبش خلأ، مهندسی انحنای فضازمان و تعامل با میدان نقطه صفر است. باید توجه داشت که هیچ‌یک از این مفاهیم تاکنون تأیید تجربی نشده‌اند و همگی با چالش‌های نظری جدی در زمینه نقض پایستگی تکانه مواجه هستند.

مینامی و موشا این مفاهیم را به دو دسته تقسیم می‌کنند:
*   **رویکرد نسبیت عام:** در این دیدگاه، فضازمان به‌عنوان یک میدان الاستیک (کشسان) مدل‌سازی می‌شود؛ شبیه به یک جسم لاستیکی نامتناهی که می‌تواند تحت تنش و کرنش قرار گیرد. ایده اصلی این است که نیروی پیشران می‌تواند از دستکاری هندسه این محیط الاستیک حاصل شود، نه از پرتاب جرم.
*   **رویکرد میدان کوانتومی:** طبق الکترودینامیک کوانتومی (QED)، خلأ کوانتومی تهی نیست، بلکه بستری از فعالیت‌های الکترومغناطیسی در پایین‌ترین سطح انرژی ممکن (انرژی نقطه صفر) است. نظریه پیشنهاد می‌کند که اعمال میدان‌های خاص بر یک ماده دی‌الکتریک می‌تواند از طریق نیروی لورنتس بر بارهای مقید تأثیر گذاشته و بدون ایجاد تنش داخلی در ماده، بر اینرسی (لختی) آن اثر بگذارد.

## فناوری‌ها

طیف گسترده‌ای از روش‌های پیشرانش فضایی پیشنهاد یا اثبات شده‌اند که در تعریف عام «پیشرانش میدانی» جای می‌گیرند. وجه اشتراک این سیستم‌ها عدم تکیه بر واکنش‌های شیمیایی (احتراق) است؛ در عوض، آن‌ها یا با محیط‌های خارجی تعامل دارند و یا از میدان‌های انرژی هدایت‌شده بهره می‌برند. فهرست زیر مفاهیم شاخص در این حوزه را مرور می‌کند:

### پیشرانش الکترومغناطیسی
این دسته شامل سامانه‌هایی است که از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی برای شتاب‌دهی به پلاسما یا یون‌ها استفاده می‌کنند. اگرچه برخی از این سیستم‌ها پیشران مصرف می‌کنند، اما مکانیسم اصلی تولید نیرو، میدان‌های الکترومغناطیسی است.

*   **پیشرانش الکترودینامیکی (Electrodynamic Propulsion):** این سیستم‌ها با میدان‌های مغناطیسی یا پلاسمای محیطی تعامل می‌کنند تا بدون نیاز به پیشران شیمیایی متداول، رانش تولید کنند. شناخته‌شده‌ترین نمونه، تترهای الکترودینامیکی هستند که با جفت‌شدن با میدان مغناطیسی سیاره‌ای، نیروی لورنتس تولید کرده و می‌توانند منجر به افزایش ارتفاع (رانش) یا کاهش ارتفاع (پسا) شوند. به دلیل استفاده از میدان‌های خارجی برای تبادل تکانه، این فناوری در تعریف دقیق «پیشرانش میدانی» جای می‌گیرد. این سیستم‌ها در مأموریت‌های فضایی متعددی آزمایش شده‌اند، از جمله آزمایش‌های TSS-1 و TSS-1R (شاتل فضایی) و آزمایش «مولد موتور پلاسما» (PMG).
*   **رانشگرهای رزونانس سیکلوترون الکترون (ECR):** این رانشگرها از پدیده رزونانس سیکلوترون الکترون برای یونیزه کردن و شتاب دادن به پلاسما استفاده می‌کنند. اگرچه اغلب به‌صورت رانشگرهای یونی با منبع تغذیه داخلی طراحی می‌شوند، اما از نظر تئوری قابلیت بهره‌برداری از پلاسمای محیطی (مانند یونوسفر) را نیز دارند. نمونه‌های عملیاتی که از تخلیه مایکروویو با مکانیزم ECR استفاده می‌کنند، سابقه پروازی موفقی دارند؛ برجسته‌ترین آن‌ها موتورهای یونی μ10 هستند که در مأموریت‌های بازگشت نمونه سیارکی هایابوسا و هایابوسا ۲ متعلق به آژانس کاوش‌های هوافضای ژاپن (JAXA) به کار گرفته شدند.

### سیستم‌های جرم شتاب‌دهی‌شده با میدان

در این کلاس از فناوری‌ها، از میدان‌های الکترومغناطیسی، الکترواستاتیک یا انرژی هدایت‌شده (مانند لیزر) برای شتاب دادن به ذرات استفاده می‌شود. تفاوت کلیدی اینجاست که منبع انرژی یا جرم ممکن است داخلی یا خارجی باشد.

*   **پیشرانش الکتریکی هواتنفس (Air-Breathing Electric Propulsion):** مفهومی که در آن فضاپیما به‌جای حمل مخازن سنگین سوخت، ذرات اتمسفر فوقانی را جمع‌آوری و یونیزه کرده و سپس با استفاده از میدان‌های الکترومغناطیسی شتاب می‌دهد. این روش جرم پرتابی را به شدت کاهش می‌دهد، اما همچنان بر اساس اصل شتاب‌دهی جرم عمل می‌کند. نمونه‌های اولیه زمینی توسط آژانس فضایی اروپا (Sitael) و JAXA آزمایش شده‌اند، اما هنوز پرواز فضایی نداشته‌اند. از نظر فنی، این سیستم‌ها تکامل‌یافته رانشگرهای یونی و هال هستند که سابقه طولانی در مأموریت‌هایی نظیر دیپ اسپیس ۱، داون و بپی‌کلمبو دارند.
*   **پیشرانش فرسایش لیزری (Laser Ablation Propulsion):** در این روش، پالس‌های انرژی لیزر (معمولاً از یک منبع دوردست) به ماده هدف روی فضاپیما برخورد کرده و با ایجاد فرسایش (Ablation)، پلاسما و رانش تولید می‌کنند. اگرچه این روش همچنان جرم را به بیرون پرتاب می‌کند، اما به دلیل وابستگی به منبع انرژی خارجی (پرتو-دهی شده)، در زمره سیستم‌های شتاب‌دهی میدانی قرار می‌گیرد. تحقیقات تاکنون به آزمایش‌های آزمایشگاهی و نمونه‌های زیرمقیاس اتمسفری (مانند لایت‌کرفت) محدود بوده است.
*   **رانشگر الکتروحرارتی مایکروویو:** سیستمی که از امواج مایکروویو برای گرم کردن پیشران سیال استفاده می‌کند. اگر انرژی مایکروویو از خارج تأمین شود (Beamed Energy)، این سیستم به‌عنوان یک پیشرانش انرژی-پرتویی طبقه‌بندی می‌شود.

### سیستم‌های تبادل تکانه میدانی
این گروه شامل ناب‌ترین فرم‌های «پیشرانش میدانی» است که در آن‌ها رانش از طریق تبادل تکانه با میدان‌های طبیعی (مغناطیسی، پلاسما، فوتون) و بدون بیرون راندن جرم واکنش داخلی تولید می‌شود.

*   **بادبان خورشیدی:** توسعه‌یافته‌ترین شکل پیشرانش میدانی که صرفاً به فشار تابشی فوتون‌های خورشید متکی است.
*   **بادبان مغناطیسی (MagSail):** مفاهیمی که با ایجاد یک میدان مغناطیسی مصنوعی در اطراف فضاپیما، باد خورشیدی را منحرف کرده و تکانه دریافت می‌کنند.
*   **پیشرانش پلاسمای مگنتوسفری (M2P2):** طرحی پیشنهادی از سوی مؤسسه مفاهیم پیشرفته ناسا (NIAC) توسط رابرت وینگلی، که در آن تزریق مقدار کمی پلاسما باعث تورم خطوط میدان مغناطیسی و ایجاد یک «حباب مغناطیسی» بزرگ می‌شود. این حباب مانند یک بادبان مجازی عمل کرده و با باد خورشیدی تعامل می‌کند.
*   **بادبان مگنتو-پلاسما (Magnetoshell):** مفهوم مشابه دیگری که در آن پلاسمای مغناطیسی‌شده برای تشکیل یک مانع گسترده در برابر باد خورشیدی به کار می‌رود.
*   **تترهای الکترودینامیکی:** همان‌طور که ذکر شد، این تترها با تبادل تکانه با مگنتوسفر زمین (از طریق جریان الکتریکی و نیروی لورنتس) کار می‌کنند و زیرمجموعه‌ای از تتر فضایی هستند.
*   **پیشرانش موج پلاسما / موج آلفون:** روشی نظری که پیشنهاد می‌دهد با گسیل امواج آلفون (توسط آنتن‌های RF) و جفت‌شدن آن‌ها با پلاسمای فضایی، می‌توان تکانه را به محیط منتقل کرد و رانش بدون پیشران به دست آورد.
*   **رانشگر لیزری فوتونی:** سیستمی که مشابه بادبان خورشیدی است، اما به جای نور خورشید، از فشار فوتونی لیزرهای پرقدرت دوردست استفاده می‌کند تا به سرعت‌های بسیار بالا (نسبیتی) دست یابد.
*   **تعامل مگنتوهیدرودینامیک (MHD):** تعمیم اصول MHD به پلاسمای فضایی؛ اگر پلاسمای مورد تعامل خارجی باشد (مانند یونوسفر)، سیستم یک پیشرانش میدانی خالص است.

## منابع

رده:پرواز فضایی
رده:طراحی فضاپیما
رده:پیش‌رانش فضاپیما
رده:اجزاء فضاپیما
رده:پیش‌رانش
رده:برنامه‌های ناسا
رده:فناوری فرضی
رده:مهندسی اکتشافی
رده:مکانیک سماوی
رده:مکانیک مداری
رده:علوم کاربردی
رده:مهندسی هوافضا