Predstavte si solárnu plachtu, ktorá by mohla poháňať vesmírne plavidlo vákuom vesmíru ako vietor, ktorý poháňa plachtu tu na Zemi. NASA a ďalšie vesmírne agentúry berú túto myšlienku vážne a pracujú na rôznych prototypových technológiách. Edward Montgomory je technologickým riaditeľom oblasti Solar Sail Propulsion v NASA. Iba testovali plachtu s dĺžkou 20 metrov (66 stôp) vo výskumnom centre Glenn Research Center v Plum Brook v Sanduskách v štáte Ohio.
Vypočujte si rozhovor: NASA testuje slnečnú plachtu (3,7 mb)
Alebo sa prihláste na odber podcastu: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain - Môžete mi dať nejaké informácie o solárnych plachtách všeobecne?
Edward Montgomery - Jedná sa o technológiu, o ktorú sa naša agentúra zaujíma už nejakú dobu, ale jej história siaha niekoľko sto rokov späť k Fredrickovi Sanderovi na prelome storočia (19.). V nedávnej dobe sme zistili, že pokrok v niekoľkých konkrétnych oblastiach spôsobil, že sa musíme skutočne zaoberať. Kompozitné materiály, ktoré vyšli v posledných niekoľkých rokoch, napríklad v športovom vybavení vyrobenom z ultraľahkých tyčí a vo filmovej technológii, ktorá sa nejakým spôsobom týka napríklad odvetvia materiálov a integrovaných obvodov a prísady do farieb. Tieto polia umožnili vybudovať v priestore štruktúry, ktoré sú podobné klebotám, a nikdy sme to nedokázali urobiť až pred niekoľkými desaťročiami skôr (teraz) a akonáhle dokážete dostať druh hmoty dole naozaj nízko, potom je neberie veľa sily na to, aby z toho dostal nejaké zrýchlenie a dobrý pohon.
Ako môže svetlo zaistiť pohon hliníkovej fólie vo vesmíre?
Toto svetlo je veľmi fascinujúce; v skutočnosti nemá masu, takže sa nemôže niečo odraziť, ale v skutočnosti interaguje s prekážkami; prepožičiava mu to a to bolo teoretizované Einsteinom a preukázalo sa to v mnohých laboratórnych experimentoch.
Aká je technológia, ktorú práve testujete v NASA?
Berieme jeden konkrétny koncept slnečnej plachty, ktorým je štvorcová plachta; má 4 výložníky, ktoré vyjdú a medzi výložníkmi sú trojuholníkové plachty a tento systém je navrhnutý tak, aby uniesol užitočné zaťaženie, ktoré je relatívne skromné: užitočné zaťaženie robotickej vedy. Pozeráme sa na niekoľko misií do vnútornej slnečnej sústavy, aby sme študovali fyziku Slnka a jeho vzájomné pôsobenie so Zemou.
Takže by ste poslali svoju slnečnú plachtu z našej pozície; orbitu Zeme, bližšie k Slnku? Znie mi trochu dozadu.
Nuž, sila, ktorú plachta dokáže vyrobiť, je úmerná sile slnečného svetla a keď sa približujete k Slnku, sila tohto pohonu stúpa ako štvorec vzdialenosti, keď sa priblížite, takže to funguje omnoho viac efektívne blízko Slnka. Misie, ktoré sa plánujú zamerať na vonkajšiu slnečnú sústavu; takmer všetci z nich sa podieľali najprv na prechode do vnútornej slnečnej sústavy, ktorá letí blízko Slnka, a získať dobrú podporu a potom ísť von. Krátkodobé misie, na ktoré sa pozeráme, sú však misie, ktoré sa vznášajú; nejdú naozaj rýchlo. Medzi gravitačným ťahom Zeme a gravitačným ťahom Slnka, ktorý sa nazýva Lagrangeov bod, existuje rovnovážny bod a my tu teraz máme satelity. To si nevyžaduje žiadny konkrétny pohon, ale ak sa chcete posadiť a vznášať sa v určitom bode bližšie k Slnku (aby ste sa dostali k tomuto konkrétnemu bodu v priestore), musíte mať určité hnacie schopnosti a naši vedci majú intenzívny záujem. v tom, že chcú byť v tom okamihu. Dokážete si predstaviť, ako by to mohlo byť výhodné miesto na umiestnenie niektorých nástrojov medzi Zem a Slnko, aby ste pochopili, aký je tento fyzický majetok.
Dobre, rozumiem; bolo by to, akoby bolo Slnko fanúšikom a mali ste plachtu a nechali ste ju unášať smerom k Slnku až do tej miery, že sila slnečnej energie, ktorá z nej vychádza, je dokonale vyvážená, aby udržala slnečnú plachtu v tomto bode. Neprešlo by to ďalej, ani sa viac priblížiť.
Správny. To je správne.
Aké experimenty by ste chceli urobiť, keby ste sa dostali tak blízko a mohli byť schopní udržiavať stanicu?
Som inžinier pohonu, nie vedecký pracovník; dokážu oveľa lepšie vysvetliť, čo presne študujú, ale niektoré z nástrojov, ktoré plánujú použiť, merajú magnetosféru, pri ich meraní merajú častice s vysokou energiou. Osobitný význam má snímanie ejekcií koronálnej hmoty; to sú veľké svetelné udalosti, ktoré sa dejú na Slnku, že akonáhle sa dostanú na Zem, môžu skutočne narušiť našu komunikáciu a skutočne môžu poškodiť a zničiť citlivé elektronické zariadenia. Takýto vzplanutie v roku 1986 spôsobilo iba niekoľko miliónov dolárov škody iba v Severnej Amerike, takže chceme byť schopní predvídať tieto udalosti, keď sa dejú, a ak máme dostatok času na varovanie, môžeme vypnúť naše zariadenie alebo za určitých podmienok ich udržať od zranenia, takže je dôležité vedieť, kedy sa blíži vyhadzovanie koronálnej hmoty.
Čo by mohla mať budúcnosť pre túto technológiu, keby bola schopná preskúmať vonkajšiu slnečnú sústavu?
To je dobré. Ako som práve spomínal, tieto koronálne masové vyhadzovania môžu byť tiež veľmi škodlivé pre našich astronautov, takže NASA sa v blízkej budúcnosti chystá vrátiť sa na Mesiac a Mars, o ktorých sa veľa diskutovalo. Budeme musieť byť schopní predpovedať, kedy dôjde k takýmto udalostiam (vyhadzovanie koronálnych hmôt), aby sa naši astronauti mohli z týchto udalostí dostať do bezpečných rajov, takže pravdepodobne budeme musieť umiestniť tieto výstražné satelity blízko mesiaca a marsu a pravdepodobne okolo Slnečná sústava na varovanie pred tým. (Po tom) nakoniec v budúcnosti existuje intenzívny záujem chcieť porozumieť štruktúre našej slnečnej sústavy mimo obežnej dráhy Pluta, najmä heliopause, teraz kozmické plavidlo Voyager práve vstúpilo do tohto regiónu; tam sa objavili nejaké zaujímavé výsledky; a v tejto oblasti vesmíru by sme sa toho mali dozvedieť veľa. Hneď za tým je niečo, čo sa nazýva Oortov mrak, ktorý je údajne oblasť vesmíru, kde veľa komét, ktoré vidíme, žijú väčšinu svojho života, ale občas prichádzajú na Slnko. Je teda potrebné urobiť trochu vedy; pozorovanie a prieskum hneď za hranicami slnečnej sústavy.
Bolo by niečo iné pri stavbe slnečnej plachty, ktorá by mohla vycestovať do vonkajšej slnečnej sústavy, na čom práve teraz pracujete?
To nemusí byť. Mohli by ste si vziať technológiu, ktorú teraz sledujeme, aby vykonali tieto signály vyhadzovania koronálnych hmôt a mohli by ste túto plachtu vyslať na misiu. Problém je v tom, že by bolo potrebné alebo viac, keby ste sa dostali k týmto Oortovým mrakom a dostali sa do heliopause. Ak dokážeme postaviť plachtu, ktorá je rádovo alebo desatinou hmotnosti pre rovnaké množstvo plochy; to je 10-krát lepšie, ak chcete, potom môžeme urobiť tú istú misiu v polovici času, aby sme skutočne začali uvažovať o tejto misii, budeme chcieť stavať plachty s vyššou výkonnosťou, aby to naozaj urobili a urobili to počas nášho života, ak chceš.
Aký je časový rámec, v ktorom prebieha prototyp, ktorý testujete, a vaše budúce plány?
Práve v tejto agentúre sa v súčasnosti veľa študuje; predovšetkým existuje vedecký poradný výbor, ktorý sa stretáva a určuje, aké sú ich vedecké priority, a ktorý stanoví dátum, kedy je potrebné plachty pripraviť. Keď to bude hotové ... dobre, čo sme robili za posledné 3 roky, ktoré vyvrcholili týmito testami v spoločnosti Plumbrook, je urobiť všetko, čo je v našich silách, aby sme mohli navrhnúť a prevádzkovať solárnu plachtu v simulovanom vesmírnom prostredí. Ďalším krokom je ísť do vesmíru a to bude dôležitý krok. Naozaj musíme letieť so solárnou plachtou a vidieť, ako to funguje vo vesmíre: zaťaženia na konštrukcii plachty sú oveľa, oveľa menšie, ako sú tu na zemi. Gravitácia zaťažuje plachty 4000-krát vyššie, ako to, čo urobí Slnko. Takže skutočne skutočné prostredie je vo vesmíre a musíme ho vziať (plachta), aby sme ho otestovali. Je to ďalších 3-5 rokov, aby sme urobili takúto vec, a potom bude pripravená na to, aby sa dostala do vedeckej misie; Fáza plánovania a vývoja vesmírnej misie trvajúca 3 až 5 rokov. Takže v najbližšom desaťročí určite očakávam lietanie slnečnej plachty.
