Photon rocket
একটি ফোটন রকেট হল এমন একটি রকেট যা তার চালনার জন্য নির্গত ফোটনের (নির্গমন দ্বারা বিকিরণ চাপ) গতিবেগ থেকে থ্রাস্ট ব্যবহার করে। ফোটন রকেটগুলি এমন একটি প্রপালশন সিস্টেম হিসাবে আলোচনা করা হয়েছে যা আন্তঃনাক্ষত্রিক উড়ানকে সম্ভব করে তুলতে পারে, যার জন্য মহাকাশযানকে আলোর গতির কমপক্ষে 10 শতাংশ গতিতে চালিত করার ক্ষমতা প্রয়োজন, v ≈ 0.1c = 30,000 কিমি/সেকেন্ড। ফোটন প্রপালশনকে সর্বোত্তম উপলব্ধ আন্তঃনাক্ষত্রিক প্রপালশন ধারণাগুলির মধ্যে একটি হিসাবে বিবেচনা করা হয়, কারণ এটি প্রতিষ্ঠিত পদার্থবিজ্ঞান এবং প্রযুক্তির উপর প্রতিষ্ঠিত। পারমাণবিক ফোটোনিক রকেটের মতো ঐতিহ্যবাহী ফোটন রকেটগুলি অনবোর্ড জেনারেটর দ্বারা চালিত হওয়ার প্রস্তাব দেওয়া হয়েছে। এই ধরনের রকেটের আদর্শ পাঠ্যপুস্তক কেস হল আদর্শ কেস যেখানে সমস্ত জ্বালানী ফোটনে রূপান্তরিত হয় যা একই দিকে বিকিরিত হয়। আরও বাস্তবসম্মত চিকিৎসায়, একজন মনে রাখে যে ফোটনের রশ্মি নিখুঁতভাবে মিলিত হয় না, সমস্ত জ্বালানী ফোটনে রূপান্তরিত হয় না ইত্যাদি। প্রচুর পরিমাণে জ্বালানির প্রয়োজন হবে এবং রকেটটি একটি বিশাল জাহাজ হবে। রকেট সমীকরণ দ্বারা উত্থাপিত সীমাবদ্ধতাগুলি অতিক্রম করা যেতে পারে, যতক্ষণ না প্রতিক্রিয়া ভর মহাকাশযান দ্বারা বহন করা হয় না। বিমেড লেজার প্রপালশনে (বিএলপি), ফোটন জেনারেটর এবং মহাকাশযান শারীরিকভাবে পৃথক করা হয় এবং ফোটনগুলি লেজার ব্যবহার করে ফোটন উৎস থেকে মহাকাশযানে পাঠানো হয়। যাইহোক, ফোটন প্রতিফলনের অত্যন্ত কম থ্রাস্ট জেনারেশন দক্ষতার কারণে বিএলপি সীমিত। ফোটন থ্রাস্টার উৎপাদনে সহজাত অদক্ষতা কাটিয়ে ওঠার সর্বোত্তম উপায়গুলির মধ্যে একটি হল দুটি উচ্চ প্রতিফলন আয়নার মধ্যে ফোটন পুনর্ব্যবহারের মাধ্যমে ফোটনের গতিবেগ স্থানান্তরকে প্রশস্ত করা, যার মধ্যে একটি স্থির বা থ্রাস্টারের উপর, অন্যটি হল "পাল"। গতি একটি আদর্শ ফোটন রকেট যে গতিতে পৌঁছবে (যে রেফারেন্স ফ্রেমে রকেটটি প্রাথমিকভাবে বিশ্রাম করছিল), বাহ্যিক শক্তির অনুপস্থিতিতে, তার প্রাথমিক এবং চূড়ান্ত ভরের অনুপাতের উপর নির্ভর করেঃ প্রাথমিক ভর কোথায় এবং এটি চূড়ান্ত ভর। উদাহরণস্বরূপ, ধরে নেওয়া যায় যে একটি মহাকাশযান একটি বিশুদ্ধ ফিউশন চুল্লি দিয়ে সজ্জিত এবং এর প্রাথমিক ভর রয়েছে, যার মধ্যে-অর্থ, শক্তিতে রূপান্তরিত হবে-এবং ধরে নেওয়া যায় যে এই সমস্ত শক্তি ভ্রমণের দিকের বিপরীত দিকে ফোটন হিসাবে নির্গত হয়, এবং ফিউশন পণ্যগুলি (এবং হাইড্রোজেন) বোর্ডে রাখা হয়েছে বলে ধরে নেওয়া হয়, চূড়ান্ত ভর হবে এবং মহাকাশযানটি আলোর গতির 1/1000 গতিতে পৌঁছাবে। যদি ফিউশন পণ্যগুলি মহাকাশে ছেড়ে দেওয়া হয়, তবে গতি বেশি হবে, তবে উপরের সমীকরণটি এটি গণনা করতে ব্যবহার করা যাবে না, কারণ এটি ধরে নেয় যে ভরের সমস্ত হ্রাস শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। একটি ফোটন রকেটের গতির সাথে সম্পর্কিত গামা ফ্যাক্টরটির সহজ অভিব্যক্তি রয়েছেঃ 10 শতাংশ আলোর গতিতে, গামা ফ্যাক্টর প্রায় 1.005, যার অর্থ প্রায় 0.9। উৎপত্তি আমরা রকেটের চার-ভরবেগকে বিশ্রামে বোঝাই, রকেটটি তার জ্বালানী পোড়ানোর পরে, এবং নির্গত ফোটনের চার-ভরবেগ হিসাবে। চার-ভরবেগ সংরক্ষণ বোঝায়ঃ উভয় পক্ষের বর্গ (অর্থাৎ। উভয় পক্ষের লরেঞ্জ অভ্যন্তরীণ গুণফল নিজেদের সাথে নিলে) পাওয়া যায়ঃ শক্তি-ভরবেগ সম্পর্ক অনুসারে, চার-ভরবেগের বর্গটি ভরের বর্গের সমান, এবং কারণ ফোটনের ভর শূন্য। যেমন আমরা বিশ্রাম ফ্রেমে শুরু করি (অর্থাৎ। রকেটের শূন্য-ভরবেগ ফ্রেম), রকেটের প্রাথমিক চার-ভরবেগ হলঃ যেখানে চূড়ান্ত চার-ভরবেগ হলঃ অতএব, মিনকোভস্কির অভ্যন্তরীণ গুণফল গ্রহণ করে (চার-ভেক্টর দেখুন), আমরা পাইঃ আমরা এখন গামা ফ্যাক্টরের জন্য সমাধান করতে পারি, প্রাপ্তঃ সর্বোচ্চ গতির সীমা মান তত্ত্ব বলে যে একটি ফোটন রকেটের তাত্ত্বিক গতির সীমা আলোর গতির নিচে। হাগ সম্প্রতি একটি আদর্শ ফোটন রকেটের জন্য সর্বোচ্চ গতির সীমা প্রস্তাব করেছেন যা আলোর গতির ঠিক নিচে। যাইহোক, টমাসিনী এবং অন্যান্যরা তাঁর দাবির বিরোধিতা করেছেন, কারণ এই ধরনের বেগ আপেক্ষিক ভরের জন্য প্রণয়ন করা হয়েছে এবং তাই ফ্রেম-নির্ভর। ফোটন জেনারেটরের বৈশিষ্ট্য নির্বিশেষে, পারমাণবিক বিভাজন এবং ফিউশন দ্বারা চালিত অনবোর্ড ফোটন রকেটগুলির এই প্রক্রিয়াগুলির দক্ষতা থেকে গতির সীমা রয়েছে। এখানে অনুমান করা হয় যে প্রপালশন সিস্টেমের একটি একক পর্যায় রয়েছে। ধরুন ফোটন রকেট/মহাকাশযানের মোট ভর M যার মধ্যে α <1 সহ αM ভরযুক্ত জ্বালানী রয়েছে। জ্বালানী ভরকে প্রপালশন-সিস্টেম শক্তি রূপান্তর দক্ষতা γ এবং প্রপালশন-সিস্টেম শক্তিকে ফোটন শক্তি রূপান্তর দক্ষতায় ধরে নিলে, প্রপালশনের জন্য উত্পন্ন সর্বাধিক মোট ফোটন শক্তি, EP, দ্বারা দেওয়া হয় যদি মোট ফোটন প্রবাহকে থ্রাস্ট তৈরি করার জন্য 100% দক্ষতায় পরিচালিত করা যায়, তবে মোট ফোটন থ্রাস্ট, Tp, দ্বারা দেওয়া হয়। এই ধরনের পারমাণবিক চালিত রকেটের সর্বোচ্চ বেগ সীমা আলোর বেগের (60 কিমি/সেকেন্ড) 0.02%-এর চেয়ে কম। অতএব, জাহাজে থাকা পারমাণবিক ফোটন রকেটগুলি আন্তঃনাক্ষত্রিক অভিযানের জন্য অনুপযুক্ত। সারণি 1-আদর্শ পরামিতি সহ অনবোর্ড পারমাণবিক ফোটন জেনারেটর সহ ফোটন রকেট দ্বারা প্রাপ্ত সর্বাধিক বেগ। বিমেড লেজার প্রপালশন, যেমন ফোটোনিক লেজার থ্রাস্টার, তবে, নীতিগতভাবে আলোর গতিতে পৌঁছানোর সর্বোচ্চ মহাকাশযান বেগ প্রদান করতে পারে, সি। এছাড়াও বিম-চালিত প্রপালশন লেজার প্রপালশন পারমাণবিক ফোটোনিক রকেটের উল্লেখ দেখুন বাহ্যিক সংযোগ ফোটন রকেটের কী হয়েছিল? রকেট প্রপালশন