shopkeeper/korean_wiki_content_only_120125 huggingface dataset:
감속 현상을 더 강조하기 위해, 절연되지 않은 베어 테더 시스템(모두 노출)의 개략도가 아래 그림에 나와 있다.
다이어그램의 상단, 지점 A는 전자 수집 끝을 나타낸다. 테더의 하단, 지점 C는 전자 방출 끝이다. 마찬가지로, formula_3와 formula_4는 각각의 테더 끝에서 플라스마까지의 전위차를 나타내며, formula_5는 플라스마에 대한 테더의 모든 지점에서의 전위이다. 마지막으로, 지점 B는 테더의 전위가 플라스마와 같은 지점이다. 지점 B의 위치는 키르히호프의 전압 법칙 (KVL)과
키르히호프의 전류 법칙 (KCL)
의 해에 의해 결정되는 테더의 평형 상태에 따라 달라진다. 여기서 formula_8, formula_9 및 formula_10는 각각 지점 A에서 B까지의 전류 이득, 지점 B에서 C까지의 손실 전류 및 지점 C에서의 손실 전류를 나타낸다.
테더의 노출된 길이를 따라 전류가 지속적으로 변하기 때문에, 전선의 저항적 특성으로 인한 전위 손실은 formula_11로 표현된다. 테더의 무한소 단면을 따라 저항 formula_12에 그 단면을 통과하는 전류 formula_13를 곱한 값이 저항적 전위 손실이다.
시스템에 대한 KVL 및 KCL을 평가한 후, 결과는 위 그림에서 볼 수 있듯이 테더를 따라 전류 및 전위 프로파일을 제공한다. 이 다이어그램은 테더의 A 지점에서 B 지점까지 양의 전위 편향이 있어 수집된 전류를 증가시킨다는 것을 보여준다. 그 지점 아래에서는 formula_5가 음수가 되고 이온 전류 수집이 시작된다. 동등한 양의 이온 전류(주어진 면적에 대해)를 수집하는 데 훨씬 더 큰 전위차가 필요하기 때문에, 테더의 총 전류는 더 적은 양으로 감소한다. 그런 다음 C 지점에서 시스템에 남아있는 전류는 저항 부하(formula_15)를 통해 흐르고, 전자 방출 장치(formula_16)에서 방출되며, 마지막으로 플라스마 시스(formula_4)를 가로지른다. KVL 전압 루프는 전리층에서 닫히며, 여기서 전위차는 사실상 0이다.
베어 EDT의 특성상 테더 전체를 노출시키는 것은 선택 사항이 아닌 경우가 많다. 시스템의 추진 능력을 최대화하려면 베어 테더의 상당 부분을 절연해야 한다. 이 절연량은 플라스마 밀도, 테더 길이와 너비, 궤도 속도, 지구 자기장 밀도 등 여러 효과에 따라 달라진다.
발전기로서의 테더.
전기역학 테더는 물체에 부착되며, 테더는 물체와 자기장을 가진 행성 사이의 국부 수직선에 대해 일정한 각도로 향하게 된다. 테더의 먼 끝은 노출된 채로 두어 전기 접촉을 전리층과 할 수 있다. 테더가 행성의 자기장과 교차할 때 전류를 생성하여 궤도 물체의 운동 에너지 일부를 전기 에너지로 변환한다. 기능적으로, 전자들은 우주 플라스마에서 전도성 테더로 흐르고, 제어 장치의 저항 부하를 통과하며, 전자 방출기에 의해 자유 전자로 우주 플라스마로 방출된다. 이 과정의 결과로, 전기역학적 힘이 테더와 부착된 물체에 작용하여 그들의 궤도 운동을 늦춘다. 느슨한 의미에서 이 과정은 일반적인 풍차와 유사하다고 볼 수 있다. 저항성 매개체(공기 또는 이 경우 자기권)의 항력이 상대 운동(바람 또는 위성의 운동량)의 운동 에너지를 전기로 변환하는 데 사용된다. 원칙적으로 소형 고전류 테더 발전기가 가능하며, 기본적인 하드웨어로 수십, 수백, 수천 킬로와트가 달성 가능해 보인다.
전압 및 전류.
NASA는 우주에서 플라스마 모터 발전기(PMG) 테더를 이용한 여러 실험을 수행했다. 초기 실험에서는 500미터 길이의 전도성 테더를 사용했다. 1996년 NASA는 20,000미터 길이의 전도성 테더를 이용한 실험을 진행했다. 이 테스트 동안 테더가 완전히 전개되었을 때, 궤도를 도는 테더는 3,500볼트의 전위를 생성했다. 이 전도성 단일 라인 테더는 전개 5시간 후에 절단되었다. 이 고장은 전도성 테더가 지구 자기장을 통과하며 움직일 때 발생하는 전기 아크에 의해 발생한 것으로 추정된다.
테더가 지구의 자기장(B)에 직각으로 속도(v)로 움직일 때, 테더의 기준 프레임에서 전기장이 관찰된다. 이는 다음과 같이 표현될 수 있다.
전기장(E)의 방향은 테더의 속도(v)와 자기장(B) 모두에 직각이다. 테더가 도체인 경우, 전기장은 테더를 따라 전하의 변위를 초래한다. 이 방정식에 사용된 속도는 테더의 궤도 속도이다. 지구 또는 지구 핵의 회전 속도는 관련이 없다. 이와 관련하여 단극 발전기도 참조하라.
도체 양단의 전압.
길이 L인 긴 전도성 철사의 경우, 철사에 전기장 E가 생성된다. 이는 철사의 반대쪽 끝 사이에 전압 V를 생성한다. 이는 다음과 같이 표현할 수 있다.
여기서 각 τ는 테더의 길이 벡터(L)와 전기장 벡터(E) 사이의 각도이며, 이는 평면 내에서 속도 벡터(v)에 직각인 수직 방향으로 가정되고 자기장 벡터(B)는 평면 밖으로 향한다.
도체 내 전류.
전기역학 테더는 일종의 "개방 시스템"으로 설명될 수 있다. 전기역학 테더 회로는 단순히 다른 전선을 사용하여 완성될 수 없는데, 이는 다른 테더가 유사한 전압을 발생시키기 때문이다. 다행히도 지구의 자기권은 "비어있지" 않으며, 지구 근처 지역(특히 지구 대기권 근처)에는 태양 복사 또는 기타 복사 에너지에 의해 부분적으로 이온화된 고도로 전도성 있는 플라스마가 존재한다. 전자 및 이온 밀도는 위치, 고도, 계절, 태양 흑점 주기, 오염 수준 등 다양한 요인에 따라 달라진다. 양전하를 띤 베어 도체가 플라스마에서 자유 전자를 쉽게 제거할 수 있다는 것이 알려져 있다. 따라서 전기 회로를 완성하려면 테더의 상부, 양전하를 띤 끝에 충분히 넓은 면적의 절연되지 않은 도체가 필요하며, 이를 통해 테더를 통해 전류가 흐를 수 있게 된다.
그러나 테더의 반대쪽(음극) 끝이 자유 전자를 방출하거나 플라스마에서 양이온을 수집하는 것은 더 어렵다. 테더의 한쪽 끝에 매우 넓은 수집 영역을 사용하면 충분한 이온을 수집하여 플라스마를 통해 상당한 전류를 흐르게 할 수 있다. 이는 셔틀 궤도선의 TSS-1R 임무 동안 입증되었는데, 셔틀 자체가 대형 플라스마 접촉기로 사용되어 1암페어 이상의 전류를 공급했다. 개선된 방법으로는 열전자 방출 음극, 플라스마 음극, 플라스마 접촉기 또는 전계 전자 방출 장치와 같은 전자 방출기를 만드는 것이 포함된다. 테더의 양쪽 끝이 주변 플라스마에 "개방"되어 있으므로, 전자는 테더의 한쪽 끝에서 흘러나가고 해당 전자 흐름이 다른 쪽 끝으로 들어올 수 있다. 이러한 방식으로 테더 내에서 전자기적으로 유도된 전압은 주변 우주 환경을 통해 전류가 흐르게 하여, 언뜻 보기에는 개방 회로로 보이는 것을 통해 전기 회로를 완성할 수 있다.
테더 전류.
테더를 통해 흐르는 전류(I)의 양은 다양한 요인에 따라 달라진다. 이 중 하나는 회로의 총 저항(R)이다. 회로의 저항은 세 가지 구성 요소로 구성된다.
또한, 기생 부하가 필요하다. 전류 부하는 배터리와 같은 예비 전원을 충전하는 충전 장치의 형태를 취할 수 있다. 배터리는 차례로 전력 및 통신 회로를 제어하고, 테더의 음극 끝에 있는 전자 방출 장치를 구동하는 데 사용된다. 따라서 테더는 배치 및 시동 절차에 필요한 초기 배터리 충전 외에는 완전히 자체 동력을 사용할 수 있다.
충전 배터리 부하는 전력을 흡수하지만(즉시 열을 발산하는 대신) 나중에 사용하기 위해 저장하는 저항으로 볼 수 있다. 이는 "제어 저항"의 일부로 포함된다. 충전 배터리 부하는 "기본 저항"으로 취급되지 않는다. 충전 회로는 언제든지 끌 수 있기 때문이다. 꺼져 있을 때는 배터리에 저장된 전력을 사용하여 중단 없이 작업을 계속할 수 있다.
EDT 시스템의 전류 수집/방출: 이론과 기술.
주변 플라스마로부터 전하 및 이온 전류를 수집하고 방출하는 것을 이해하는 것은 대부분의 EDT 시스템에 매우 중요하다. EDT 시스템의 노출된 모든 전도성 부분은 우주선 본체의 전기 전위에 따라 주변 플라스마에 대해 수동적으로('수동적' 및 '능동적' 방출은 원하는 효과를 얻기 위해 미리 저장된 에너지를 사용하는 것을 의미함) 전자 또는 이온 전류를 수집할 수 있다. 또한, 전도성 본체의 기하학적 구조는 시스(sheath)의 크기와 전체 수집 능력에 중요한 역할을 한다. 결과적으로, 다양한 수집 기술에 대한 여러 이론이 존재한다.
EDT 시스템에서 전자 및 이온 수집을 제어하는 주요 수동적 과정은 열 전류 수집, 이온 램 수집 효과, 전자 광전 방출, 그리고 가능하게는 2차 전자 및 이온 방출이다. 또한, 얇은 베어 테더를 따라 흐르는 전류 수집은 궤도 운동 제한(OML) 이론과 플라스마 디바이 길이에 대한 물리적 크기에 따라 이 모델에서 파생된 이론적 유도를 사용하여 설명된다. 이러한 과정은 전체 시스템의 노출된 모든 전도성 물질을 따라 발생한다. 환경 및 궤도 매개변수는 수집된 전류량에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 몇 가지 중요한 매개변수에는 플라스마 밀도, 전자 및 이온 온도, 이온 분자량, 자기장 강도 및 주변 플라스마에 대한 궤도 속도가 포함된다.
또한 EDT 시스템에는 능동적인 수집 및 방출 기술이 포함된다. 이는 중공 음극 플라스마 접촉기, 열전자 방출 음극 및 전계 방출 배열과 같은 장치를 통해 발생한다. 이러한 각 구조의 물리적 설계와 전류 방출 능력은 철저히 논의된다.
베어 전도성 테더.
노출된 전도성 테더로의 전류 수집 개념은 산마르틴과 마르티네스-산체스에 의해 처음으로 정립되었다. 그들은 가장 면적 효율적인 전류 수집 원통형 표면은 유효 반경이 약 1 디바이 길이 미만인 표면이며, 여기서 전류 수집 물리학은 충돌 없는 플라스마에서 궤도 운동 제한(OML)으로 알려져 있다고 언급한다. 베어 전도성 테더의 유효 반경이 이 지점을 초과하면 OML 이론에 비해 수집 효율이 예측 가능하게 감소한다. 이 이론(비흐름 플라스마에 대해 유도됨) 외에도 우주에서의 전류 수집은 흐르는 플라스마에서 발생하며, 이는 또 다른 수집 효과를 유도한다. 이러한 문제는 아래에서 더 자세히 다루어진다.
궤도 운동 제한(OML) 이론.
전자 디바이 길이는 플라스마에서 특성 차폐 거리로 정의되며, 다음 방정식으로 설명된다.
전도성 물체로 인해 플라스마에서 발생하는 모든 전기장이 1/e로 감소하는 이 거리를 계산할 수 있다. OML 이론은 전자 디바이 길이가 물체의 크기와 같거나 크고 플라스마가 흐르지 않는다고 가정하여 정의된다. OML 체제는 시스가 충분히 두꺼워져서 입자 수집에서 궤도 효과가 중요해질 때 발생한다. 이 이론은 입자 에너지와 각운동량을 설명하고 보존한다. 결과적으로, 두꺼운 시스의 표면에 입사하는 모든 입자가 수집되는 것은 아니다. 주변 플라스마에 대한 수집 구조의 전압과 주변 플라스마 밀도 및 온도가 시스의 크기를 결정한다. 이 가속(또는 감속) 전압은 입사 입자의 에너지 및 운동량과 결합되어 플라스마 시스를 가로질러 수집되는 전류량을 결정한다.
궤도 운동 제한(OML) 체제는 실린더 반경이 충분히 작아서 수집되는 모든 입자 궤적이 실린더 표면에서 종료되고 배경 플라스마에 연결될 때 (즉, 다른 지점에서는 연결되지 않음) 달성된다. 준중성 충돌 없는 플라스마에서 입자 궤적을 따라 분포 함수가 보존되므로, 모든 "도착 방향"이 채워지는 것은 단위 면적당 수집되는 전류의 상한선에 해당한다 (총 전류는 아님).
EDT 시스템에서 주어진 테더 질량에 대한 최상의 성능은 전형적인 전리층 주변 조건(고도 200~2000km 범위의 전형적인 전리층 조건에서 T_e는 0.1eV~0.35eV, n_e는 10^10 m^-3~10^12 m^-3)에 대한 전자 디바이 길이보다 작은 테더 직경을 선택하는 것이다. 따라서 이는 OML 체제 내에 있다. 이 차원 밖의 테더 형상은 다루어졌다. OML 수집은 다양한 샘플 테더 형상 및 크기에 대한 전류 수집 결과를 비교할 때 기준선으로 사용될 것이다.
1962년에 제럴드 해리스 로젠은 현재 먼지 대전의 OML 이론으로 알려진 방정식을 유도했다. 아이오와 대학교의 로버트 멀리노에 따르면 로젠은 다른 누구보다 30년 전에 그 방정식에 도달한 것으로 보인다.
흐르지 않는 플라스마에서의 OML 이론의 편차.
다양한 실용적인 이유로, 노출된 EDT로의 전류 수집이 항상 OML 수집 이론의 가정을 만족시키는 것은 아니다. 이러한 조건에서 예측된 성능이 이론과 어떻게 다른지 이해하는 것이 중요하다. EDT에 대해 일반적으로 제안되는 두 가지 형상은 원통형 철사와 평평한 테이프를 사용하는 것이다. 원통형 테더가 반경에서 하나의 디바이 길이보다 작다면 OML 이론에 따라 수집될 것이다. 그러나 너비가 이 거리를 초과하면 수집은 이 이론에서 점점 더 벗어난다. 테더 형상이 평평한 테이프라면, 정규화된 테이프 너비를 동등한 원통 반경으로 변환하는 근사치를 사용할 수 있다. 이것은 산마르틴과 에스테스에 의해 처음 시도되었고 최근에는 초이니에르 외에 의해 2차원 운동학적 플라스마 솔버(KiPS 2-D)를 사용하여 수행되었다.
흐르는 플라스마 효과.
현재, 베어 테더에 대한 플라스마 흐름의 효과를 설명하는 폐쇄형 해법은 없다. 그러나 초이니에르 외에 의해 KiPS-2D를 사용하여 수치 시뮬레이션이 최근 개발되었으며, 이는 높은 바이어스 전위에서 간단한 형상에 대한 흐름 사례를 시뮬레이션할 수 있다. EDT에 적용되는 이 흐르는 플라스마 분석은 논의되었다. 이 현상은 현재 최근 연구를 통해 조사 중이며, 완전히 이해되지 않았다.
종단체 수집.
이 섹션에서는 ED 테더의 끝에 적용될 대형 전도성 물체에 대한 수동 전류 수집을 설명하는 플라스마 물리학 이론을 논의한다. 시스의 크기가 수집하는 물체의 반경보다 훨씬 작을 때, 테더의 전위와 주변 플라스마의 전위(V – Vp) 차이의 극성에 따라 플라스마 시스로 들어오는 모든 전자나 이온이 전도성 물체에 의해 수집된다고 가정한다. 흐르지 않는 플라스마를 포함하는 이 '얇은 시스' 이론이 논의된 후, 흐르는 플라스마에 대한 이 이론의 수정 사항이 제시된다. 다른 전류 수집 메커니즘이 이어서 논의될 것이다. 제시된 모든 이론은 EDT 임무 중 발생하는 모든 조건을 설명하기 위한 전류 수집 모델을 개발하는 데 사용된다.
수동 수집 이론.
자기장이 없는 흐르지 않는 준중성 플라스마에서 구형 전도성 물체는 모든 방향에서 동일하게 전하를 수집한다고 가정할 수 있다. 말단체에서의 전자 및 이온 수집은 Ithi 및 Ithe로 주어지는 열 수집 과정에 의해 지배된다.
흐르는 플라스마 전자 수집 모드.
전류 수집에 대한 보다 현실적인 모델을 개발하는 다음 단계는 자기장 효과와 플라스마 흐름 효과를 포함하는 것이다. 충돌 없는 플라스마를 가정하면, 전자와 이온은 자기 미러링 힘과 기울기-곡률 드리프트로 인해 지구 주변의 극 사이를 이동하면서 자기장 선 주위를 회전한다. 그들은 질량, 자기장 강도, 에너지에 따라 특정 반경과 주파수로 회전한다. 이러한 요인들은 전류 수집 모델에서 고려되어야 한다.
흐르는 플라스마 이온 수집 모델.
전도성 물체가 플라스마에 대해 음전하를 띠고 이온 열 속도 이상으로 이동할 때, 추가적인 수집 메커니즘이 작동한다. 일반적인 저궤도(LEO)의 경우, 200km에서 2000km 사이에서, 관성 기준 프레임에서 속도는 원형 궤도의 경우 7.8km/s에서 6.9km/s까지 다양하며, 대기 분자량은 각각 25.0 amu (O+, O2+, &amp; NO+)에서 1.2 amu (대부분 H+)까지 다양하다. 전자 및 이온 온도가 ~0.1 eV에서 0.35 eV 사이라고 가정하면, 결과적인 이온 속도는 200km에서 2000km 고도까지 각각 875m/s에서 4.0km/s까지 다양하다. 전자는 LEO 전역에서 약 188km/s로 이동한다. 이는 궤도를 도는 물체가 이온보다 빠르고 전자보다 느리게, 즉 중간음속으로 이동한다는 것을 의미한다. 이는 궤도를 도는 물체가 플라스마의 주변 이온을 "충돌"하여 궤도를 도는 물체의 기준 프레임에서 빔과 같은 효과를 생성하는 독특한 현상을 초래한다.
다공성 종단체.
다공성 종단체는 수집 종단체의 항력을 줄이는 동시에 이상적으로 유사한 전류 수집을 유지하는 방법으로 제안되었다. 이들은 종종 고체 종단체로 모델링되지만, 고체 구의 표면적의 작은 부분에 해당한다. 그러나 이것은 개념을 극단적으로 단순화한 것이다. 시스 구조, 메시의 기하학적 구조, 종단체의 크기, 그리고 전류 수집과의 관계에 대해 많은 것을 배워야 한다. 이 기술은 또한 EDT와 관련된 여러 문제를 해결할 잠재력을 가지고 있다. 수집 전류와 항력 면적의 점진적 감소는 다공성 테더가 극복할 수 있는 한계를 설정했다. 스톤 외와 하자노프 외에 의해 다공성 구를 이용한 전류 수집에 대한 연구가 이루어졌다.
그리드 구에 의해 수집되는 최대 전류와 질량 및 항력 감소를 비교하여 추정할 수 있음이 밝혀졌다. 80~90%의 투명도를 가진 그리드 구의 단위 수집 전류당 항력은 동일한 반경을 가진 고체 구의 항력보다 약 1.2~1.4배 작다. 이 동일한 비교에서 단위 부피당 질량 감소는 2.4~2.8배이다.
기타 전류 수집 방법.
전자 열 수집 외에도 EDT 시스템의 전류 수집에 영향을 미칠 수 있는 다른 과정으로는 광전 방출, 2차 전자 방출, 2차 이온 방출이 있다. 이러한 효과는 EDT 시스템의 모든 전도성 표면에 해당하며, 종단체에만 해당되는 것은 아니다.
플라스마 시스를 가로지르는 공간 전하 한계.
전자가 진공 갭을 가로질러 방출되는 모든 응용 분야에서는 전자 빔의 자체 반발로 인해 주어진 바이어스에 대해 허용되는 최대 전류가 존재한다. 이 고전적인 1차원 공간 전하 한계(SCL)는 초기 에너지가 0인 전하 입자에 대해 유도되며, 차일드-랭뮤어 법칙이라고 불린다. 이 한계는 방출 표면적, 플라스마 갭을 가로지르는 전위차, 그리고 그 갭의 거리에 따라 달라진다. 이 주제에 대한 추가 논의는 다음에서 찾을 수 있다.
전자 방출기.
EDT 응용 분야에서 일반적으로 고려되는 세 가지 능동 전자 방출 기술은 중공 음극 플라스마 접촉기(HCPC), 열전자 방출 음극(TC), 및 전계 방출 음극(FEC), 종종 전계 방출 배열(FEA)의 형태이다. 각 장치에 대한 시스템 수준 구성과 상대적인 비용, 이점 및 검증이 제시될 것이다.
열전자 음극(TC).
열전자 방출은 가열된 전하를 띤 금속 또는 금속 산화물 표면에서 전자가 흐르는 현상으로, 열 진동 에너지가 일함수 (전자를 표면에 붙잡는 정전기력)를 극복하여 발생한다. 열전자 방출 전류 밀도 J는 온도가 증가함에 따라 빠르게 증가하며, 표면 근처의 진공으로 상당한 수의 전자를 방출한다. 정량적 관계는 다음 방정식으로 주어진다.
이 방정식은 리처드슨-더쉬만 또는 리처드슨 방정식이라고 불린다. (ф는 약 4.54 eV이고 AR은 텅스텐의 경우 ~120 A/cm2이다.)
전자가 TC 표면에서 열전자 방출되면, 틈새를 가로지르거나, 이 경우 플라스마 시스를 가로지르기 위해 가속 전위가 필요하다. 가속 그리드 또는 전자총이 사용되면 전자는 플라스마 시스의 SCL을 탈출하는 데 필요한 에너지를 얻을 수 있다. 방정식
은 장치로 들어가는 특정 전류를 방출하기 위해 그리드에 필요한 전위가 무엇인지를 보여준다.
여기서 η는 전자총 조립체(EGA) 효율(~TSS-1에서 0.97), ρ는 EGA의 투과도(TSS-1에서 7.2 마이크로퍼브), ΔVtc는 EGA의 가속 그리드에 걸리는 전압, It는 방출 전류이다. 투과도는 장치에서 방출될 수 있는 공간 전하 제한 전류를 정의한다. 아래 그림은 Heatwave Labs Inc.에서 생산된 열전자 방출기 및 전자총의 상업적 예시를 보여준다.
TC 전자 방출은 온도 또는 공간 전하 제한 전류 흐름이라는 두 가지 체제 중 하나에서 발생한다. 온도 제한 흐름의 경우, 음극 표면에서 탈출하기에 충분한 에너지를 얻는 모든 전자가 방출되며, 전자총의 가속 전위가 충분히 크다고 가정한다. 이 경우, 방출 전류는 리처드슨-더쉬만 방정식으로 주어지는 열전자 방출 과정에 의해 조절된다. SCL 전자 전류 흐름의 경우, 음극에서 너무 많은 전자가 방출되어 전자총에 의해 모두 충분히 가속되어 공간 전하를 탈출할 수 없다. 이 경우, 전자총 가속 전위가 방출 전류를 제한한다. 아래 차트는 온도 제한 전류와 SCL 효과를 보여준다. 전자의 빔 에너지가 증가함에 따라 총 탈출 전자가 증가하는 것을 볼 수 있다. 수평이 되는 곡선은 온도 제한 사례이다.
전계 방출 음극(FEC).
전계 전자 방출에서는 전자가 열전자 방출이나 광전 방출에서처럼 전위 장벽을 넘어가는 대신, 잠재 장벽을 통해 터널링한다. 저온 금속의 경우, 아래 그림을 통해 이 과정을 이해할 수 있다. 금속은 페르미 준위까지 전자로 채워진 전위 상자로 간주할 수 있다 (이는 진공 준위보다 몇 전자볼트 낮다). 진공 준위는 외부 전기장이 없을 때 금속 밖에 정지해 있는 전자의 전위 에너지를 나타낸다. 강한 전기장이 있을 때, 금속 밖의 전위는 선 AB를 따라 변형되어, 전자가 터널링할 수 있는 삼각형 장벽이 형성된다. 전자는 파울러-노르드하임 방정식으로 주어진 전류 밀도로 전도대에서 추출된다.
AFN 및 BFN은 각각 A/V2 및 V/m 단위를 가진 FEA 측정으로 결정된 상수이다. EFN은 전자 방출 팁과 전자를 끌어내는 양전하 구조 사이에 존재하는 전기장이다. 스핀트 유형 음극의 일반적인 상수는 AFN = 3.14 x 10-8 A/V2 및 BFN = 771 V/m이다. (스탠포드 연구소 데이터 시트). 가속 구조는 일반적으로 아래 그림과 같이 방출 물질과 가까이 배치된다. 방출기와 게이트 사이의 근접성(마이크로미터 규모)은 자연 또는 인공적인 초점 구조와 결합되어 비교적 낮은 인가 전압 및 전력으로 방출에 필요한 높은 전장 강도를 효율적으로 제공한다.
탄소 나노튜브 전계 방출 음극은 일본 HTV-6에 탑재된 KITE 전기역학 테더 실험에서 성공적으로 테스트되었다.
전계 방출 음극은 종종 스핀트(Spindt) 등의 음극 설계와 같이 전계 방출 배열(FEA) 형태로 제공된다. 아래 그림은 스핀트 방출기의 근접 시각 이미지를 보여준다.
실리콘에서부터 통합 게이트를 가진 반도체 제조 몰리브데넘 팁, 그리고 위에 매달린 별도의 게이트 구조를 가진 무작위 분포 탄소 나노튜브 판에 이르기까지 다양한 재료가 전계 방출 배열용으로 개발되었다. 대체 전자 방출 방법보다 전계 방출 기술의 장점은 다음과 같다.
전계 방출기에 대해 고려해야 할 주요 문제 중 하나는 오염의 영향이다. 낮은 전압에서 전자 방출을 달성하기 위해 전계 방출기 팁은 마이크로미터 수준의 크기로 제작된다. 성능은 이러한 작은 구조의 정밀한 구성에 따라 달라진다. 또한 낮은 일함수를 가진 재료로 제작되는지 여부에도 의존한다. 이러한 요인들은 장치를 오염, 특히 탄화수소 및 기타 크고 쉽게 중합되는 분자에 극도로 민감하게 만들 수 있다. 지상 테스트 및 전리층(예: 우주선 가스 방출) 환경에서 오염을 피하거나, 제거하거나, 존재하는 상태에서 작동하는 기술이 중요하다. 미시간 대학교 및 기타 기관의 연구는 이 가스 방출 문제에 중점을 두었다. 보호 인클로저, 전자 청소, 견고한 코팅 및 기타 설계 기능이 잠재적인 솔루션으로 개발되고 있다. 우주 응용 분야에 사용되는 FEA는 우주 응용 분야에 적합한 게이트 전위에서 장기적인 안정성, 반복성 및 작동 신뢰성 입증이 여전히 필요하다.
중공 음극.
중공 음극은 먼저 가스를 이온화하여 밀도 높은 플라스마 구름을 방출한다. 이는 주변 플라스마와 접촉하는 고밀도 플라스마 플룸을 생성한다. 고밀도 플라스마 플룸과 주변 플라스마 사이의 영역은 이중 시스(double sheath) 또는 이중층(double layer)이라고 불린다. 이 이중층은 본질적으로 두 개의 인접한 전하 층이다. 첫 번째 층은 고전위 플라스마(접촉기 플라스마 구름) 가장자리의 양전하 층이다. 두 번째 층은 저전위 플라스마(주변 플라스마) 가장자리의 음전하 층이다. 이중층 현상에 대한 추가 조사는 여러 사람에 의해 수행되었다. 한 종류의 중공 음극은 소결 바륨 산화물 함침 텅스텐 인서트로 안감 처리된 금속 튜브로 구성되며, 한쪽 끝은 작은 오리피스가 있는 판으로 덮여 있다. 아래 그림에서 볼 수 있다. 전자는 바륨 산화물 함침 인서트에서 열전자 방출에 의해 방출된다. 불활성 기체가 HC의 인서트 영역으로 흐르고, 오리피스 근처의 전기장에 의해 가속되는 방출 전자에 의해 부분적으로 이온화된다(HC에 일반적으로 사용되는 제논은 비이온화 에너지(단위 질량당 이온화 전위)가 낮기 때문에 사용된다. EDT 목적의 경우, 총 시스템 질량이 적기 때문에 더 낮은 질량이 더 유익할 것이다. 이 기체는 전하 교환에만 사용되며 추진에는 사용되지 않는다.). 이온화된 제논 원자 중 상당수는 벽으로 가속되어 열전자 방출 온도를 유지한다. 이온화된 제논은 오리피스 밖으로도 방출된다. 전자는 인서트 영역에서 오리피스를 통해 키퍼로 가속되며, 키퍼는 항상 더 양극 편향되어 있다.
전자 방출 모드에서 주변 플라스마는 키퍼에 대해 양전하를 띠게 된다. 접촉기 플라스마에서 전자 밀도는 이온 밀도와 거의 같다. 고에너지 전자는 천천히 팽창하는 이온 구름을 통해 흐르고, 저에너지 전자는 키퍼 전위에 의해 구름 내에 갇히게 된다. 높은 전자 속도는 제논 이온 전류보다 훨씬 큰 전자 전류로 이어진다. 전자 방출 포화 한계 미만에서 접촉기는 양극성 방출 탐침 역할을 한다. 전자에 의해 생성된 각 외부 이온은 여러 전자가 방출되도록 허용한다. 이 수는 이온 질량과 전자 질량의 비율의 제곱근과 거의 같다.
아래 차트에서 중공 음극의 전자 방출 모드에서 일반적인 I-V 곡선이 어떻게 나타나는지 볼 수 있다. 주어진 키퍼 형상(위 그림에서 전자가 나가는 고리), 이온 유량 및 Vp에 따라 I-V 프로파일을 결정할 수 있다. [111-113].
전자 수집 모드에서 HC의 작동을 플라스마 접촉(또는 점화된) 작동 모드라고 부른다. "점화된 모드"는 플라스마 접촉기의 전압 강하를 사용하여 다중 암페어 전류 수준을 달성할 수 있음을 나타내기 때문에 그렇게 명명되었다. 이는 우주 플라스마 전자를 가속하여 접촉기에서 나오는 중성 발산 흐름을 이온화한다. 전자 수집 전류가 높거나 주변 전자 밀도가 낮은 경우, 전자 전류 수집이 유지되는 시스가 필요한 전류가 수집될 때까지 단순히 팽창하거나 수축한다.
또한, 아래 그림에서 볼 수 있듯이 형상이 HC에서 플라스마 방출에 영향을 미친다. 여기에서 키퍼의 직경과 두께, 그리고 오리피스에 대한 키퍼의 거리에 따라 총 방출 비율이 영향을 받을 수 있음을 알 수 있다.
플라스마 수집 및 방출 요약.
모든 전자 방출 및 수집 기술은 다음 표에 요약되어 있다. 각 방법에는 우주선의 플라스마에 대한 전위에 따라 시스템 내 전자 또는 이온이 증가했는지 감소했는지에 대한 설명이 있다. 전자(e-) 및 이온(ions+)은 전자 또는 이온의 수가 증가(↑)하거나 감소(↓)하고 있음을 나타낸다. 또한, 각 방법에는 몇 가지 특별한 조건이 적용된다(적용 시기 및 장소에 대한 추가 설명은 이 문서의 해당 섹션 참조).
EDT 시스템 모델링에 사용하기 위해, 각 수동 전자 수집 및 방출 이론 모델은 이전에 발표된 방정식과 결과를 재현하여 검증되었다. 이러한 플롯에는 궤도 운동 제한 이론, 램 수집, 및 열 수집, 광전 방출, 2차 전자 방출, 및 2차 이온 방출이 포함된다.
전기역학 테더 시스템 기본 원리.
가장 최신 전자 방출기, 수집기 및 이론을 단일 모델에 통합하려면 EDT 시스템을 먼저 정의하고 파생해야 한다. 이 작업이 완료되면 이 이론을 시스템 속성 최적화를 결정하는 데 적용할 수 있을 것이다.
EDT 시스템에 관련된 전위와 전류를 수치적으로 해결하는 여러 가지 유도법이 있다. 베어 테더 섹션, 절연 전도성 테더, 전자(및 이온) 종단체 방출기, 수동 전자 수집을 포함하는 완전한 EDT 시스템의 유도 및 수치 방법론이 설명된다. 이어서 단순화된 모든 절연 테더 모델이 이어진다. 특수 EDT 현상과 실험 임무 데이터를 사용한 EDT 시스템 모델의 검증이 논의될 것이다.
베어 테더 시스템 유도.
EDT 유도에 관한 중요한 참고 사항은 테더 시스템이 궤도를 도는 천체에 관한 것이다. 실제적으로 지구는 궤도를 도는 천체로 사용될 것이지만, 이 이론은 전리층과 자기장을 가진 모든 천체에 적용된다.
좌표는 가장 먼저 식별되어야 할 사항이다. 이 유도 목적상, x축과 y축은 각각 지구 표면에 대한 동-서 및 북-남 방향으로 정의된다. z축은 아래 그림과 같이 지구 중심에서 위-아래로 정의된다. 매개변수—자기장 B, 테더 길이 L, 및 궤도 속도 vorb—는 다음 방정식과 같이 이 좌표계로 표현될 수 있는 벡터이다.
자기장 구성 요소는 국제 지구 자기장 기준 모델 (IGRF) 모델에서 직접 얻을 수 있다. 이 모델은 자기장 모델러와 위성 및 전 세계 관측소 및 조사에서 자기장 데이터를 수집하고 배포하는 기관 간의 협력 노력으로 구성된다. 이 유도에서는 자기장 선이 테더 전체 길이에서 모두 같은 각도를 가지며 테더가 강체라고 가정한다.
현실적으로, 횡단 전기역학적 힘은 테더를 휘게 하고 국부 수직선에서 벗어나게 한다. 중력 기울기 힘은 테더를 국부 수직선으로 다시 당기는 복원력을 생성하지만, 이는 진자 운동을 초래한다(중력 기울기 힘은 ED 힘 없이도 진자 운동을 초래한다). B 방향은 테더가 지구 궤도를 돌면서 변하므로, ED 힘의 방향과 크기도 변한다. 이 진자 운동은 면 내 및 면 외 방향 모두에서 복잡한 흔들림(libration)으로 발전할 수 있다. 그런 다음 면 내 운동과 종방향 탄성 진동 사이의 결합, 그리고 면 내 및 면 외 운동 사이의 결합으로 인해, 일정한 전류로 작동하는 전기역학 테더는 계속해서 흔들림 운동에 에너지를 추가할 수 있다. 이 효과는 흔들림 진폭을 증가시키고 궁극적으로 '줄넘기 효과'(skip-rope effect)와 같은 격렬한 진동을 유발할 수 있지만, 이는 이 유도의 범위를 벗어난다. 비회전 EDT 시스템(운동량 교환 전기역학 재부스트 [MXER]라고 불리는 회전 시스템)에서 테더는 지구와의 자연적인 중력 기울기 정렬로 인해 주로 z 방향에 있다.
= 파생.
다음 유도는 관련된 모든 벡터량을 설명하는 시스템에 대한 정확한 해법을 설명하고, 그 다음에는 자기장, 궤도 속도 및 테더 방향이 모두 서로 수직인 명목 조건을 가진 두 번째 해법을 설명한다. 명목 사례의 최종 해법은 전자 밀도 n_e, 단위 길이당 테더 저항 R_t, 고전압 전원 공급 장치 P_hvps의 전력으로만 해결된다.
아래 그림은 전형적인 EDT 시스템을 직렬 바이어스 접지 게이트 구성(분석된 다양한 구성 유형에 대한 추가 설명은에 제시됨)으로 보여주며, 베어 테더의 무한소 단면의 확대도를 포함한다. 이 그림은 양쪽 끝을 양극으로 사용할 수 있도록 대칭적으로 설정되어 있다. 이 테더 시스템은 회전하는 테더 시스템이 회전 중 어느 시점에서든 양쪽 끝을 양극과 음극으로 사용해야 하기 때문에 대칭적이다. V_hvps는 EDT 시스템의 음극 끝에서만 사용되며, 그렇지 않으면 꺼진다.
면 내 및 면 외 방향은 시스템의 궤도 속도 벡터에 의해 결정된다. 면 내 힘은 이동 방향과 일치한다. 이는 궤도에 에너지를 추가하거나 제거하여 궤도를 타원형으로 변경함으로써 고도를 증가시킨다. 면 외 힘은 이동 평면에 수직인 방향으로 작용하며, 이는 경사각을 변경한다. 이는 다음 섹션에서 설명될 것이다.
면 내 및 면 외 방향을 계산하려면 속도 및 자기장 벡터의 구성 요소를 얻고 힘 값을 계산해야 한다. 이동 방향의 힘 구성 요소는 궤도 상승 능력을 향상시키는 역할을 하며, 추력의 면 외 구성 요소는 경사각을 변경한다. 아래 그림에서 자기장 벡터는 오로지 북쪽(또는 y축) 방향에만 있으며, 특정 경사각을 가진 궤도에 작용하는 결과적인 힘을 볼 수 있다. 경사각이 없는 궤도는 모든 추력이 면 내 방향으로 작용할 것이다.
테더가 중력 기울기와 정렬되지 않도록 하는 테더 시스템의 흔들림을 안정화하기 위한 연구가 진행되었다. 아래 그림은 EDT 시스템이 일반적인 궤도에서 겪게 될 항력 효과를 보여준다. 면 내 각도 α_ip와 면 외 각도 α_op는 시스템의 최종 질량을 증가시키거나 피드백 기술을 사용하여 줄일 수 있다. 중력 정렬의 모든 편차를 이해하고 시스템 설계에 고려해야 한다.
성간 이동.
EDT 시스템의 한 응용 분야는 국부 거품의 국부 성간 매질을 이용하여 성간 이동을 위해 고려되고 연구되었다. 승무원 50명에게 1인당 12킬로와트의 전력 요구량을 감안할 때 EDT 시스템이 탑재 전력을 공급하는 것이 실행 가능하다고 밝혀졌다. 에너지 생성은 우주선의 운동 에너지를 희생하여 이루어진다. 반대로 EDT 시스템은 가속에 사용될 수 있다. 그러나 이것은 비효율적인 것으로 밝혀졌다. EDT 시스템을 이용한 무추력 선회는 성간 공간에서 경로 수정 및 랑데부를 가능하게 한다. 그러나 3.7*1013km (약 3.7 광년)의 매우 큰 선회 반경으로 인해 우주선이 전력 빔에 다시 진입하거나 수많은 태양 통과를 수행하는 것을 허용하는 빠른 무추력 선회는 불가능하다.
스코페 요새()는 북마케도니아 스코페 첸타르시 스타라차르시야에 있는 역사적인 요새다. 단순히 칼레()라고도 부르는데, 이는 마케도니아어로 요새라는 의미다. 칼레 요새는 동어 반복이다. 바르다르강이 내려다보이는 도시에서 가장 높은 지점에 있다. 이 요새는 스코페 문장에 그려져 있으며, 이 문장은 도시의 깃발에도 포함되어 있다.
최초의 요새는 신석기 시대와 청동기 시대 (기원전 4000년경부터)에 사람이 살았던 땅에 서기 6세기에 건설되었다. 황색 석회암과 트래버틴, 그리고 라틴어 비문 조각으로 건축되었다. 요새의 자재는 518년 지진으로 완전히 파괴된 로마 도시 스쿠피에서 조달되었다.
이 요새는 유스티니아누스 1세 황제 통치 기간에 건설된 것으로 추정되며, 10세기와 11세기에 걸쳐 유스티니아누스 황제의 비잔틴 요새 유적 위에 추가로 건설되었다. 이 요새는 이 지역에서 벌어진 여러 전쟁과 전투로 파괴되었을 가능성이 있다. 이 도시는 992년부터 1015년까지 불가리아 제1제국의 수도였으며, 페타르 델랸의 통치 기간 동안 비잔틴 제국에 대항한 불가리아 제1제국의 봉기의 중심지였다. 요새의 외관에 대한 사소한 특징을 설명하는 몇 가지 문서 외에는 이 중세 요새에 대해 알려진 바가 많지 않다.
1346년 스코페 요새에서 스테판 두샨은 대관식에서 황제 라는 칭호를 채택했고 그는 세르비아 제국의 수도를 스코페로 옮겼다.
1660년, 오스만 제국의 연대기 작가인 에블리야 첼레비는 제국의 영토를 여행하면서 요새의 모습에 대해 심도 있는 설명을 남겼다.
요새는 1963년 스코페 지진으로 다시 일부 파괴되었지만 최근에야 재건되었다.
운동량 교환 테더()는 이론적으로 발사 시스템이나 우주선 궤도를 변경하는 데 사용될 수 있는 우주 테더의 일종이다. 운동량 교환 테더는 시스템의 종단 질량에 구심력을 생성하여 물체가 원심력으로 알려진 가상 힘을 경험하게 한다. 테더 시스템이 회전하는 동안 테더 양쪽 끝에 있는 물체는 지속적인 가속을 경험한다. 가속의 크기는 테더의 길이와 회전 속도에 따라 달라진다. 운동량 교환은 회전 중에 종단체가 방출될 때 발생한다. 방출된 물체로의 운동량 전달은 회전하는 테더가 에너지를 잃게 하여 속도와 고도를 잃게 한다. 그러나 전기역학 테더 추진 또는 이온 추진을 사용하면 시스템은 소모성 반응 질량의 거의 또는 전혀 소모 없이 스스로 재부스팅할 수 있다.
비회전 테더는 궤도당 정확히 한 번 회전하여 항상 모체에 대해 수직 방향을 유지하는 회전 테더이다. 이 테더의 아래쪽 끝에 도착하거나 위쪽 끝에서 출발하는 우주선은 테더에서 운동량을 가져가는 반면, 테더의 아래쪽 끝에서 출발하거나 위쪽 끝에 도착하는 우주선은 테더에 운동량을 추가한다.
어떤 경우에는 운동량 교환 시스템이 도착하는 우주선이나 페이로드가 동일한 속도와 질량으로 떠나는 우주선과 교환되는 균형 잡힌 운송 체계로 작동하도록 의도되어 운동량이나 각운동량에 순 변화가 발생하지 않는다.
테더 시스템.
조석 안정화.
중력 경사 안정화는 "중력 안정화" 및 "조석 안정화"라고도 불리며, 전자 제어 시스템, 로켓 모터 또는 추진제가 필요 없는 위성 자세를 제어하는 간단하고 신뢰할 수 있는 방법이다.
이러한 유형의 자세 제어 테더는 한쪽 끝에 작은 질량이 있고 다른 쪽 끝에 인공위성이 있다. 조석력은 두 질량 사이의 테더를 늘린다. 조석력을 설명하는 두 가지 방법이 있다. 하나는 시스템의 상단 질량이 해당 고도에서 궤도 속도보다 더 빠르게 움직이므로 원심력이 행성에서 더 멀리 떨어지게 하려는 경향이 있다는 것이다. 동시에 시스템의 하단 질량은 해당 고도에서 궤도 속도보다 느리게 움직이므로 행성에 더 가까이 이동하려는 경향이 있다. 최종 결과는 테더가 지속적인 장력 아래에 있으며 수직 방향으로 매달리려는 경향이 있다는 것이다. 간단한 위성은 종종 이러한 방식으로 안정화되었는데, 테더를 사용하거나 위성 내 질량 분포를 통해 이루어졌다.
자유롭게 매달린 물체와 마찬가지로 방해를 받아 흔들리기 시작할 수 있다. 우주에는 흔들림을 늦출 대기 항력이 없으므로, 유체의 점성 마찰을 통해 진자 진동을 감쇠시키기 위해 우주선에 배플이 있는 작은 유체병을 장착할 수 있다.
전기역학 테더.
지구 주변과 같은 강한 행성 자기장에서는 전도성 테더를 전기역학 테더로 구성할 수 있다. 이것은 다이너모로 사용하여 위성의 궤도 속도를 늦추는 대신 전력을 생성하거나, 위성의 전력 시스템에서 테더에 전력을 공급하여 위성의 궤도 속도를 증가시키는 데 사용할 수 있다. 따라서 테더는 로켓 추진제를 사용하지 않고도 궤도를 도는 우주선을 가속하거나 감속하는 데 사용할 수 있다.
회전하는 테더와 함께 이 기술을 사용할 때, 테더를 통해 흐르는 전류는 지속적인 감속력 또는 지속적인 가속력을 생성하기 위해 테더의 회전 속도와 위상이 교대로 바뀌어야 한다.
위성을 감속하든 가속하든 전기역학 테더는 행성의 자기장에 대항하여 밀고, 따라서 얻거나 잃는 운동량은 궁극적으로 행성에서 온다.
스카이훅은 페이로드를 높은 고도와 속도로 들어 올리는 것을 목표로 하는 이론적인 궤도 테더 추진의 한 종류이다. 간단한 스카이훅은 기본적으로 부분적인 엘리베이터로, 기지 궤도 아래로 어느 정도 연장되어 화물을 들어 올려 궤도에 진입시킨다. 대부분의 제안은 테더를 회전시켜 그 각운동량이 화물에 에너지를 공급하고, 궤도 속도 이상으로 가속시키면서 테더를 감속시킨다. 그런 다음 어떤 형태의 추진을 테더에 적용하여 각운동량을 다시 얻는다.
볼로.
볼로 또는 회전 테더는 궤도당 한 번 이상 회전하며 끝점이 상당한 끝단 속도(~)를 가지는 테더이다. 끝점의 최대 속도는 케이블 재료의 강도, 테이퍼 및 설계된 안전 계수에 의해 제한된다.
볼로의 목적은 우주선의 온보드 추진제를 사용하지 않고 우주선을 가속하거나 감속하고 우주선의 궤도 비행 경로를 변경하는 것이다. 효과적으로 볼로는 도킹하는 모든 우주선의 재사용 가능한 상단 단 역할을 한다.
볼로가 우주선에 부여하는 운동량은 공짜가 아니다. 볼로가 우주선의 운동량과 이동 방향을 변경하는 것과 마찬가지로 볼로의 궤도 운동량과 회전 운동량도 변경되며, 이는 교체해야 할 에너지가 소모된다. 교체 에너지는 화학 로켓 모터보다 효율적이고 저렴한 원천에서 나올 것이라는 생각이다. 이 교체 에너지의 두 가지 가능한 저렴한 원천은 이온 추진 시스템 또는 볼로의 일부가 될 전기역학 테더 추진 시스템이다. 본질적으로 자유로운 교체 에너지원은 다른 방향으로 가속될 페이로드에서 얻은 운동량으로, 균형 잡힌 양방향 우주 상업에서는 추진 시스템에서 에너지를 추가할 필요가 거의 없음을 시사한다.
로토베이터.
로토베이터는 테더의 하단 끝점이 테더의 궤도 속도보다 느리게 움직이고 상단 끝점은 더 빠르게 움직이는 회전 방향을 가진 회전 테더이다. 이 단어는 로터(rotor)와 엘리베이터(elevator)에서 파생된 혼성어이다.
테더가 충분히 길고 회전 속도가 충분히 높으면 하단 끝점이 테더의 궤도 속도를 완전히 상쇄하여 하단 끝점이 테더가 궤도를 도는 행성 표면에 대해 정지 상태가 되는 것이 가능하다. 모라벡이 설명한 바와 같이, 이것은 "바퀴처럼 회전하는 위성"이다. 테더의 끝은 대략 사이클로이드를 따라 움직이며, 그 지점에서 지면에 대해 순간적으로 정지한다. 이 경우, 정지 순간에 회전하는 테더의 포획 메커니즘에 의해 "붙잡힌" 페이로드는 픽업되어 궤도로 들어 올려지고, 회전 상단에서 방출될 수 있으며, 이 지점에서 탈출 속도보다 훨씬 빠른 속도로 움직이므로 행성 간 궤도로 방출될 수 있다. (위에서 논의한 볼로와 마찬가지로 페이로드에 주어진 운동량과 에너지는 고효율 로켓 엔진 또는 다른 방향으로 움직이는 페이로드에서 얻은 운동량으로 보충되어야 한다.)
지구와 같이 대기가 있는 천체에서는 테더 끝이 밀집된 대기 위에 머물러야 한다. 달과 (가능하면 화성)과 같이 궤도 속도가 상당히 낮은 천체에서는 저궤도 로토베이터가 지면에 닿을 수 있어 저렴한 지상 운송뿐만 아니라 지구-달 공간으로 물질을 발사할 수 있다. 2000년 1월, 보잉은 NIAC가 의뢰한 두 단계 테더를 포함한 테더 발사 시스템에 대한 연구를 완료했다.
지구 발사 보조 볼로.
불행히도 지구 궤도 로토베이터는 현재 사용 가능한 재료로는 건설할 수 없는데, 로토베이터의 하중을 처리하기 위한 두께와 테더 질량이 비경제적으로 크기 때문이다. 그러나 회전 속도를 3분의 2로 줄인 "희석된" 로토베이터는 구심 가속 응력을 절반으로 줄일 것이다.
따라서 더 낮은 응력을 달성하기 위한 또 다른 방법은 지상에서 0 속도로 화물을 픽업하는 대신, 로토베이터가 움직이는 차량을 픽업하여 궤도로 던지는 것이다. 예를 들어, 로토베이터는 지구의 상부 대기에서 마하 12 항공기를 픽업하여 로켓을 사용하지 않고 궤도로 이동시킬 수 있으며, 마찬가지로 그러한 차량을 포획하여 대기 비행으로 낮출 수 있다. 로켓이 더 낮은 팁 속도를 달성하는 것이 더 쉽기 때문에 "단일 단계 테더"가 제안되었다. 그 중 하나는 극초음속 항공기 우주 테더 궤도 발사(HASTOL)라고 불린다. 공기 흡입식 또는 로켓 테더는 비행당 많은 연료를 절약할 수 있으며, 더 간단한 차량과 더 많은 화물을 허용할 것이다.
테더스 언리미티드 (로버트 포워드와 로버트 P. 호이트가 설립)는 이 접근 방식을 "테더 발사 보조"라고 불렀다. 또한 이것은 우주 볼라스라고도 불렸다. 이 회사의 목표는 2020년에는 궤도 감속 보조 모듈과 해양 테더로 바뀌었다.
2013년 "테더 발사 보조" 개념에 대한 조사는 충분히 높은 (~10 W/kg) 전력 대 질량 비율을 가진 로토베이터가 개발되는 즉시 이 개념이 가까운 미래에 간신히 경제적일 수 있음을 시사했다.
지구 대 지구 스카이훅.
지구 대 지구 스카이훅은 지구 발사 보조 볼로와 유사하게 항공기가 상부 대기에 도달해야 한다. 그러나 발사 보조 기능을 제공하는 대신 도킹된 차량을 지구의 한 위치에서 다른 위치로 운송하는 데 사용된다. 항공기는 스카이훅이 천저를 향할 때 도킹하고 회전하는 스카이훅이 동일한 방향으로 돌아올 때 방출된다. 이 시나리오에서 항공기는 다른 위치로 운송되고 스카이훅은 이전과 유사한 에너지 상태를 유지한다.
우주 엘리베이터는 행성체에 부착된 우주 테더이다. 예를 들어, 지구에서는 우주 엘리베이터가 적도에서 정지 궤도 위로 한참 올라갈 것이다.
우주 엘리베이터는 로토베이터처럼 동력을 공급할 필요가 없는데, 이는 행성체에서 필요한 각운동량을 얻기 때문이다. 단점은 훨씬 길고, 많은 행성에서 우주 엘리베이터는 알려진 재료로는 건설할 수 없다는 것이다. 지구의 우주 엘리베이터는 현재 기술적 한계를 넘어서는 재료 강도가 필요할 것이다 (2014년). 그러나 화성과 달 우주 엘리베이터는 현대 재료로 건설될 수 있다. 포보스에 우주 엘리베이터를 건설하는 것도 제안되었다.
우주 엘리베이터는 또한 로토베이터보다 더 많은 양의 위치 에너지를 가지고 있으며, 만약 무거운 부품 (예: "떨어진 렌치")이 떨어지면 가파른 각도로 재진입하여 거의 궤도 속도로 표면에 충돌할 것이다. 대부분의 예상 설계에서는 케이블 구성 요소 자체가 떨어지더라도 지면에 닿기 전에 불타버릴 것이다.
달-지구간 수송 시스템.
이것이 지속적인 에너지 입력을 필요로 한다고 생각될 수 있지만, 실제로는 달 표면에서 화물을 들어 올려 저지구 궤도로 떨어뜨리는 것이 에너지적으로 유리하다는 것을 보여줄 수 있으며, 따라서 달 표면이 비교적 높은 위치 에너지 상태에 있기 때문에 추진제를 크게 사용하지 않고도 달성할 수 있다. 또한 이 시스템은 페이로드 질량의 28배 미만의 총 질량으로 구축될 수 있다.
로토베이터는 따라서 운동량 교환으로 충전될 수 있다. 운동량 충전은 로토베이터를 사용하여 중력장에서 "더 높은" 곳에서 "더 낮은" 곳으로 질량을 이동시킨다. 이를 수행하는 기술은 오베르트 효과를 사용하는데, 테더가 더 높은 선형 속도로 움직일 때 페이로드를 방출하면 더 높은 중력 퍼텐셜에서 페이로드를 픽업하는 데 잃은 에너지보다 더 많은 비에너지와 궁극적으로 더 많은 속도를 얻는다. 이는 회전 속도가 같더라도 마찬가지이다. 예를 들어, 두 개 또는 세 개의 로토베이터 시스템을 사용하여 달과 지구 사이의 교환을 구현하는 것이 가능하다. 로토베이터는 지구에 버려진 (수출품이 없으면 흙) 달 질량으로 충전되며, 이렇게 얻은 운동량을 사용하여 지구 물품을 달로 보낼 수 있다. 운동량 및 에너지 교환은 양방향으로 동일한 흐름으로 균형을 맞추거나 시간이 지남에 따라 증가할 수 있다.
유사한 로토베이터 시스템은 이론적으로 태양계 전반에 걸쳐 저렴한 운송을 가능하게 할 수 있다.
테더 케이블 투석기 시스템.
테더 케이블 투석기 시스템은 두 개 이상의 길고 전도성 있는 테더가 무거운 질량에 부착되어 직선으로 단단히 고정된 시스템이다. 테더에 전력이 공급되고, 선형 자석 모터를 장착한 차량이 케이블 길이를 따라 스스로 추진하여 전력을 공급받는다. 케이블 끝 근처에서 차량은 페이로드를 방출하고 속도를 줄여 멈추고 페이로드는 매우 빠른 속도로 계속 나아간다. 이 시스템의 계산된 최대 속도는 매우 높으며, 케이블 내 음속의 30배 이상이며, 이상의 속도가 가능한 것으로 보인다.
스타라차르시야()는 북마케도니아 스코페의 구시가지 지역이다. 석교에서 비트바자르까지, 스코페 요새에서 세라바강까지 뻗어 있다. 이 지역은 차이르시 경계 내에 속하지만 일부는 첸타르시에 위치해 있다. 발칸반도에서 가장 오래되고 가장 큰 시장 중 하나로서 적어도 12세기부터 스코페의 무역과 상업의 중심지였다.
이 지역에 상인 구역이 존재했다는 것을 설명하는 가장 오래된 자료는 12세기로 거슬러 올라간다. 오스만 제국이 스코페를 통치 하는 동안 이 지역은 빠르게 발전하여 도시의 주요 상업 중심지가 되었다. 바자르의 오스만 역사는 약 30개의 모스크 등 여러 기념물을 통해 입증된다. 이 지역은 1555년 지진, 1689년 도시 화재, 1963년 지진, 그리고 제1차 세계 대전과 제2차 세계 대전 중에 심하게 손상되었으며 이러한 사건 이후 다양한 재건을 거쳤다.
시장으로서의 중요성 외에도 문화적, 역사적 가치로도 유명하다. 오스만 건축이 우세 하지만 비잔틴 건축의 흔적도 뚜렷하게 남아 있으며, 최근 재건축으로 현대 건축에 특화된 요소가 적용되었다.
90번가-엘름허스트 애비뉴()역은 뉴욕 지하철 IRT 플러싱선의 역으로, 퀸스 엘름허스트의 엘름허스트 애비뉴와 90번가에 위치해 있다. 전시간 7 열차가 운행한다.
플러싱선은 1917년 4월 21일 퀸즈보로 플라자에서 알버티스 애비뉴(현 103번가-코로나 플라자역)까지 구간이 90번가 완행역과 함께 개통되었다.
1955년~1956년에 90번가역에서 더 긴 열차를 수용하기 위해 확장되었다.
2019년 2월 2일, 라이벌 18번가 갱단의 다른 사람을 쏜 MS-13 또는 SUR 13으로 추정되는 조직원이 자행한 치명적인 갱단 총격 사건이 이 역에서 발생했다.
이 고가역에는 3개의 선로와 2개의 상대식 승강장이 있다. 중앙 선로는 출퇴근 시간에 혼잡 방향 &lt;7&gt; 급행 서비스가 사용한다.
두 승강장 모두 베이지색 윈드스크린과 갈색 캐노피가 있으며 중앙에는 빨간색 지지 프레임과 기둥이 있고, 양쪽 끝에 일정한 간격으로 가로등 기둥이 있는 베이지색 허리 높이의 철제 펜스가 있다. 앞유리는 출구 계단 옆에 반투명 패널이 있고 역명판은 흰색 문자로 된 표준 검은색 명판에 있다.
이 역은 승강장과 선로의 중앙 아래에 1개의 고가역이 있다. 북쪽에는 90번가와 루스벨트 애비뉴의 북쪽 모퉁이로 내려가는 두 개의 계단이 있고, 남쪽에는 루스벨트 애비뉴, 엘름허스트 애비뉴, 케이스 스트리트에 의해 형성된 삼각형으로 내려가는 한 개의 계단이 있다.
역 구내에는 중앙에 토큰 부스가 있다. 남쪽(지리적론 서쪽)에는 대기 구역/횡단로로 연결되는 개찰구 뱅크와 각 승강장으로 올라가는 하나의 계단이 있다. 북쪽(지리적 동쪽)에는 각각 2개의 개찰구와 1개의 계단이 있다.
34번가-헤럴드 스퀘어(34th Street–Herald Square) 역은 뉴욕 지하철의 BMT 브로드웨이선과 IND 6번로선의 복합환승역이다. 2017년 39,672,507명의 승객이 이 역을 이용하여 뉴욕 지하철에서 세번째로 혼잡한 역이다. 이 역은 34번가, 브로드웨이, 6번로 (애비뉴 오브 더 아메리카스)가 교차하는 미드타운 맨해튼의 헤럴드 스퀘어에 위치하며 다음 열차가 지난다.:
이 역 단지는 승강장 위에 긴 대합실이 있다. 세 개의 계단과 두 개의 엘리베이터가 각각 두 개의 브로드웨이 선 승강장으로 이어진다. 에스컬레이터 3쌍은 6번로 선 승강장(북행 2개, 남행 1개)으로 이어진다. 중간층로 이어지는 비ADA 호환 통로가 있다. 이 층에는 각 6번로 승강장으로 이어지는 두 종류의 계단이 있다. 이 층의 엘리베이터는 대합실의 북쪽 끝에 있다.