Дали слънчевите платна са бъдещето на космическите пътувания?

Художник

Концепцията на художника за Sunjammer Sail при полет над Земята. (Кредит на изображението: Space Services Holdings, Inc.)





Нов метод за космически пътувания е на път да получи своя момент на слънце.

Няколко предстоящи мисии имат за цел да овладеят финия тласък на слънчевата светлина, като използват страхотни „слънчеви платна“, за да обикалят небесата като лодки през морето. Подобно задвижване без гориво би могло да превозва кораби евтино и ефективно до различни дестинации, от места в околоземното пространство до ръба на Слънчевата система и извън нея, твърдят защитници.

Космически кораб, оборудван с платно с ширина 400 метра, например, може да измине 2,1 милиарда километра годишно, което му позволява да избяга от сферата на влияние на слънцето само за около десетилетие, според изследователи зад междузвездната сонда, концептуална мисия на НАСА, предложена преди около 15 години. [ Снимки: Еволюция на слънчевото платно за космически пътувания ]



„Сега не ни е известно нищо, което всъщност би могло да постигне такава скорост с помощта на химическо задвижване“, каза авиокосмическият инженер Брус Кембъл миналата седмица по време на презентация пред работната група за бъдещи космически операции на НАСА (FISO).

Японската агенция за космически изследвания

Слънчевото платно Ikaros на Японската агенция за космически проучвания се вижда в дълбокия космос след разполагането му на 14 юни 2010 г., в този изглед от малка камера, изхвърлена от платното.(Изображение кредит: JAXA)



Проправяйки пътя

Налягането на слънчевата радиация осигурява много малък тласък на космически кораб. Но този натиск е непрекъснат и по този начин може да ускори сондата до огромни скорости с течение на времето.

Използването на слънчева светлина по този начин не е нова идея. Жул Верн споменава възможността в книгата си от 1865 г. „От Земята до Луната“, а Артър С. Кларк пише за състезанието на космически кораби със слънчеви платна век по-късно, в разказа „Сунджамер“ от 1964 г.



Но отне много време слънчевите платна да преминат от концепция към реалност. Първата успешна демонстрация на задвижващата система се случи едва през 2010 г., когато тази на Япония Сонда Ikaros разгърна своето платно с ширина 46 фута (14 м) и стана първият плавателен съд, пътувал из космоса на гърба на фотоните.

НАСА последва примера пет месеца по-късно, като пусна на орбита на Земята малкия демонстратор NanoSail-D през ноември 2010 г. NanoSail-D разгърна платното си през януари 2011 г., след което обиколи планетата в продължение на осем месеца, преди да изгори в атмосферата.

Други проекти сега се очертават на хоризонта, създавайки инерция за технологията. Голям етап трябва да дойде в началото на 2016 г., когато НАСА планира да пусне в космоса най-голямото слънчево платно досега.

27 милиона долара Мисия Sunjammer , който носи името си от историята на Артър Кларк, ще използва платно, построено от базираната в Калифорния компания L'Garde, което измерва 124 фута (38 м) отстрани. Платното, направено от усъвършенстван материал, наречен Kapton, е с дебелина само 5 микрона (около 0,0002 инча). Тежи по -малко от 70 килограма (32 килограма) и се събира до размера на съдомиялна машина, казаха представители на НАСА.

Настоящият план изисква оборудването на Sunjammer с някои инструменти за наблюдение на слънцето и изпращането му на място на около 1,8 милиона мили (3 милиона км) от Земята, по линията Земя-слънце. Това е два пъти по-далеч от точката Лагранж 1 на Земята-Слънце (L1), гравитационно стабилно място в космоса, което е домакин на различни хелиофизични и космически-метеорологични мисии през годините. [Снимки: Запознайте се със Sunjammer, най -голямото слънчево платно в света]

„Това, което възнамеряваме да направим със Sunjammer, е да покажем, че a слънчево платно е подходящо устройство за поставяне на слънчеви предупредителни инструменти по-близо до слънцето, отколкото в момента е позволено само с конвенционалните системи на L1 “, каза президентът на L'Garde Нейтън Барнс по време на разговор на FISO през февруари.

Космическите кораби, разположени на L1, помагат на изследователите и света да се подготвят за събития в космическото време, откривайки огромни облаци от супер гореща слънчева плазма, известна като изхвърляне на коронална маса (CME) около 40 минути преди да ударят Земята (където могат да нарушат електрическите мрежи, GPS сигналите и радиокомуникации).

Така че сондата, която е два пъти по -далеч, ще даде предупреждения два пъти по -рано, каза Барнс.

„Този ​​напредък би донесъл на редица хора голямо ниво на сигурност и комфорт“, каза той.

Достатъчно голямо платно би осигурило тяга от натиска на слънчевата светлина, без нужда от гориво. Вижте как работят слънчевите платна в тази инфографика на guesswhozoo.com.

Достатъчно голямо платно би осигурило тяга от натиска на слънчевата светлина, без нужда от гориво. Вижте как работят слънчевите платна в тази инфографика на guesswhozoo.com .(Изображение кредит: от Карл Тейт, художник на инфографиката)

До Луната?

Sunjammer не е единствената мисия на слънчеви платна в процес на разработка. Планетарното общество с нестопанска цел например работи по проект, наречен LightSail-1, който ще изстреля около 10 килограма (4,5 кг) космически кораб на околоземна орбита.

Целта е да се демонстрира навигационен контрол и да се използва слънчево налягане, за да се увеличи скоростта на плавателния съд, като допълнително се докаже технологията на слънчевите платна, заявиха представители на Планетарното общество.

Изследователите от НАСА също разработват концепция за мисия, наречена Lunar Flashlight, която би изпратила малка, оборудвана с платна „CubeSat“ до Луната . Платното не само би осигурило задвижване; той би действал като огледало и за Лунното фенерче, отразявайки слънчевата светлина надолу в сенчестите лунни кратери, така че вградените сензори да могат да търсят в тези характеристики вода и други летливи съединения.

„Тази иновативна, евтина концепция ще картографира лунния южен полюс за летливи вещества и ще демонстрира няколко технологични първоначални неща, включително първият CubeSat, достигнал Луната, първата мисия, използваща 80 квадратни метра [860 квадратни фута] слънчево платно и първата мисия да използва слънчево платно като рефлектор за научни наблюдения “, пишат представители на НАСА в онлайн описание на Лунното фенерче.

Платната също биха могли да помогнат за облекчаване на нарастващия в света проблем с космическите боклуци, като позволят на изчезнали или мъртви спътници да се изведат безопасно от орбита. Европейската космическа агенция всъщност се надява до края на 2014 г. да проведе космическо изпитание на де-орбитално платно, наречено „Gossamer“.

И някои изследователи имат още по -големи надежди за слънчеви платна, което предполага, че наистина огромно платно - с размерите на Тексас например - може да изпрати космически кораб до друга звездна система само за няколко века. (Космическият лазер ще трябва да излъчи мощен лъч върху платното, тъй като плавателният съд се отдалечава все по-далеч от слънцето.)

Докато метеороидите ще пробиват слънчевите платна от време на време, такива въздействия трябва да влошат работата на платна само много бавно, каза Барнс. Така че технологията може в крайна сметка да промени начина, по който инженерите планират и проектират космически мисии.

„Ако слънчевите платна се издигнат и слязат от пода и започнат да бягат, това наистина ще доведе до нова промяна в парадигмата в дизайна на космическите кораби“, каза Барнс. „Вместо да проектирате космически кораб с около 50 [килограма] хидразин [110 паунда], който имате във вашия резервоар, сега ще трябва да проектирате този космически кораб и всички компоненти и всички системи за цял живот на задвижване.“

Следвайте Майк Уол в Twitter @michaeldwall и Google+ . Последвай ни @Spacedotcom , Facebook или Google+ . Първоначално публикувано на guesswhozoo.com .