基于定向能推进的星际飞掠最优质量与速度
天体物理仪器与方法
2022-06-29 v1 空间物理
摘要
本文探讨利用定向能发射探测器对邻近恒星系统进行飞掠探测的任务场景设计。在固定发射基础设施下发射多个探测器，并在目标交会和数据收集后进行科学数据下传。假设主要目标是以更小数据延迟（从发射到完整回收数据所经历时间）可靠回收更大体积的科学采集数据，研究表明存在一条有效前沿，在该前沿上给定延迟下体积无法增加、给定体积下延迟无法减少。对于每次探测器发射，沿此前沿增加体积需增大探测器质量，从而导致探测器速度降低。因此选择最高可行探测器速度通常不能实现体积与延迟的高效权衡。沿此前沿，到数据下载完成所行总距离变化不大，意味着下载时长约为发射至目标飞行时间的固定比例。由于探测器质量增大时推进持续时间更长，增加数据体积会带来总发射能耗成本，但具有有利的规模经济。任何探测器技术的一个重要特征是关联探测器质量与数据传输速率的标度律，因其影响有效前沿的细节。
引用
@article{arxiv.2206.13929,
title = {Optimal mass and speed for interstellar flyby with directed-energy propulsion},
author = {David Messerschmitt and Philip Lubin and Ian Morrison},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.13929},
year = {2022}
}