Φανταστείτε ένα ηλιακό πανί που θα μπορούσε να ωθήσει ένα διαστημικό σκάφος μέσα από το κενό του διαστήματος σαν έναν άνεμο που οδηγεί ένα πανί εδώ στη Γη. Η NASA και άλλοι διαστημικοί φορείς λαμβάνουν σοβαρά υπόψη την ιδέα και εργάζονται σε διάφορες πρωτότυπες τεχνολογίες. Ο Edward Montgomory είναι ο Τεχνολογικός Διευθυντής της Solar Sail Propulsion στη NASA. Μόλις δοκίμασαν ένα πανί 20 μέτρων (66 πόδια) στην εγκατάσταση Plum Brook του ερευνητικού κέντρου στο Sandusky του Οχάιο.
Ακούστε τη συνέντευξη: Η NASA Tests a Solar Sail (3,7 mb)
Ή εγγραφείτε στο Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain - Μπορείτε να μου δώσετε κάποιο υπόβαθρο σχετικά με τα ηλιακά πανιά γενικά;
Edward Montgomery - Αυτή είναι μια τεχνολογία για την οποία μας ενδιαφέρει το πρακτορείο μας εδώ και αρκετό καιρό, αλλά η ιστορία ανάγεται αρκετές εκατοντάδες χρόνια στον Fredrick Sander στις αρχές του αιώνα (19ος). Πιο πρόσφατα, διαπιστώσαμε ότι οι εξελίξεις σε μερικούς συγκεκριμένους τομείς το έχουν κάνει κάτι που πρέπει πραγματικά να εξετάσουμε. Τα σύνθετα υλικά που κυκλοφόρησαν τα τελευταία δύο χρόνια, όπως στον αθλητικό εξοπλισμό που κατασκευάζεται από εξαιρετικά ελαφριές ράβδους και τεχνολογία φιλμ που κατά κάποιο τρόπο σχετίζεται με τη βιομηχανία υλικών και τα πεδία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, για παράδειγμα και πρόσθετα βαφής. Αυτά τα πεδία έχουν καταστήσει δυνατή την κατασκευή δομών στο χώρο που μοιάζουν με gossamer και δεν μπορέσαμε ποτέ να το κάνουμε αυτό μέχρι μερικές δεκαετίες πριν (τώρα) και μόλις μπορέσετε να πάρετε το είδος μάζας κάτω πολύ, τότε δεν χρειάζεται πολύ για να πάρει κάποια επιτάχυνση και καλή ώθηση από αυτήν.
Πώς μπορεί το φως να προωθήσει το αλουμινόχαρτο στο διάστημα;
Αυτή είναι μια πολύ συναρπαστική ιδιότητα που έχει το φως. δεν έχει πραγματικά μάζα, οπότε δεν μπορεί να αναπηδήσει από κάτι, αλλά στην πραγματικότητα αλληλεπιδρά με εμπόδια. Προσδίδει ορμή σε αυτό και αυτό θεωρήθηκε από τον Αϊνστάιν και έχει αποδειχθεί σε διάφορα εργαστηριακά πειράματα.
Ποια είναι η τεχνολογία που δοκιμάζετε στη NASA αυτή τη στιγμή;
Παίρνουμε μια συγκεκριμένη έννοια ηλιακού πανιού που είναι ένα τετράγωνο πανί. Έχει 4 μπούμα που βγαίνουν και μεταξύ των βραχιόνων είναι τριγωνικά πανιά και αυτό το σύστημα έχει σχεδιαστεί για να μεταφέρει ωφέλιμα φορτία που είναι σχετικά μέτριο μέγεθος: το ωφέλιμο φορτίο της Ρομποτικής Επιστήμης. Εξετάζουμε πολλές αποστολές στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα για να μελετήσουμε τη φυσική του Ήλιου και πώς αλληλεπιδρά με τη Γη.
Έτσι θα στείλατε το ηλιακό σας πανί από τη θέση μας. την τροχιά της Γης, πιο κοντά στον Ήλιο; Ακούγεται κάπως πίσω μου.
Λοιπόν, η ώθηση που μπορεί να παράγει το πανί είναι ανάλογη με τη δύναμη του ηλιακού φωτός και καθώς πλησιάζετε στον Ήλιο, η δύναμη αυτής της πρόωσης ανεβαίνει όσο το τετράγωνο της απόστασης καθώς πλησιάζετε, έτσι στην πραγματικότητα, λειτουργεί πολύ περισσότερο αποτελεσματικά κοντά στον Ήλιο. Οι αποστολές που έχουν προγραμματιστεί να εξετάσουν το εξωτερικό ηλιακό σύστημα. Σχεδόν όλοι τους έχουν εμπλακεί πρώτα στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα που πετούν κοντά στον Ήλιο και έχουν μια καλή ώθηση και μετά βγαίνουν έξω. Όμως οι βραχυπρόθεσμες αποστολές που εξετάζουμε είναι αποστολές που αιωρούνται. δεν πηγαίνουν πολύ γρήγορα. Υπάρχει ένα σημείο ισορροπίας μεταξύ της βαρυτικής έλξης της Γης και της βαρυτικής έλξης του Ήλιου που ονομάζεται σημείο Lagrange και έχουμε δορυφόρους εκείνο τον ιστότοπο εκεί τώρα. Αυτό δεν απαιτεί ιδιαίτερη πρόωση, αλλά αν θέλετε να καθίσετε και να αιωρηθείτε σε κάποιο σημείο πιο κοντά στον Ήλιο (για να φτάσετε) στο συγκεκριμένο σημείο στο διάστημα, τότε πρέπει να έχετε κάποιες δυνατότητες πρόωσης και οι επιστήμονες μας έχουν έντονο ενδιαφέρον στο να θέλω να είμαι σε αυτό το σημείο. Μπορείτε να φανταστείτε πώς θα μπορούσε να είναι ένα πλεονεκτικό μέρος για να βάλετε μερικά όργανα μεταξύ της Γης και του Ήλιου για να καταλάβετε πώς είναι αυτή η φυσική ιδιότητα.
Εντάξει, έτσι καταλαβαίνω. θα ήταν σαν ο Ήλιος να είναι ανεμιστήρας και να είχατε το πανί σας και να τον αφήσετε να παρασύρει προς τον Ήλιο στο σημείο που η δύναμη της ενέργειας του Ήλιου που βγαίνει από αυτόν είναι απόλυτα ισορροπημένη για να συγκρατεί το ηλιακό πανί στο σημείο. Δεν θα πήγαινε πιο μακριά ή πιο κοντά.
Σωστά. Αυτό είναι σωστό.
Τι είδους πειράματα θα θέλατε να κάνετε αν μπορούσατε να φτάσετε τόσο κοντά και να μπορείτε να διατηρήσετε το σταθμό;
Είμαι μηχανικός πρόωσης, όχι ερευνητής. μπορούν να κάνουν πολύ καλύτερη δουλειά για να εξηγήσουν τι ακριβώς μελετούν, αλλά μερικά από τα όργανα που σκοπεύουν να βάλουν σε αυτό μετρά τη μαγνητόσφαιρα, μετρούν τα σωματίδια υψηλής ενέργειας καθώς περνούν. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η ανίχνευση των στεφανιαίων μαζών. Αυτά είναι τα μεγάλα γεγονότα φωτοβολίδας που συμβαίνουν στον Ήλιο, που μόλις φτάσουν στη Γη μπορούν πραγματικά να διαταράξουν τις επικοινωνίες μας και στην πραγματικότητα μπορούν να βλάψουν και να καταστρέψουν ευαίσθητο ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Μια τέτοια φλόγα το 1986 προκάλεσε ζημιά αρκετά εκατομμύρια δολάρια μόνο στη Βόρεια Αμερική, οπότε θέλουμε να είμαστε σε θέση να προβλέψουμε αυτά τα γεγονότα όταν συμβαίνουν και εάν έχουμε αρκετό χρόνο προειδοποίησης, μπορούμε να απενεργοποιήσουμε τον εξοπλισμό μας ή σε συγκεκριμένες συνθήκες, να τους κρατήσουμε από το να τραυματιστείτε, οπότε είναι σημαντικό να γνωρίζετε πότε έρχεται μια στεφανιαία μαζική εκβολή.
Τι θα μπορούσε να έχει το μέλλον αυτής της τεχνολογίας, με τη δυνατότητα εξερεύνησης του εξωτερικού ηλιακού συστήματος;
Λοιπόν, αυτό είναι ένα καλό σημείο. Όπως μόλις ανέφερα, αυτές οι εκτοξεύσεις μάζας στεφανιαίας μπορούν επίσης να είναι πολύ επιβλαβείς για τους αστροναύτες μας, οπότε η NASA ψάχνει στο εγγύς μέλλον να επιστρέψει στη Σελήνη και τον Άρη για τις οποίες έχει γίνει πολλή συζήτηση. Θα πρέπει να είμαστε σε θέση να προβλέψουμε πότε συμβαίνουν αυτά τα γεγονότα (εκτοξευόμενες μάζες), ώστε οι αστροναύτες μας να φτάνουν σε ασφαλή καταφύγια από αυτά τα γεγονότα, οπότε μάλλον θα πρέπει να τοποθετήσουμε αυτούς τους προειδοποιητικούς δορυφόρους κοντά στο φεγγάρι και τον Άρη και πιθανώς γύρω το ηλιακό σύστημα για μια προειδοποίηση σε αυτό. (Μετά από αυτό) τελικά στο μέλλον υπάρχει έντονο ενδιαφέρον να θέλουμε να κατανοήσουμε τη δομή του ηλιακού μας συστήματος έξω από την τροχιά του Πλούτωνα, ιδιαίτερα την Heliopause, τώρα το διαστημικό σκάφος Voyager μόλις μπήκε σε αυτήν την περιοχή. υπήρξαν μερικά ενδιαφέροντα αποτελέσματα που επιστρέφουν εκεί. και υπάρχουν πολλά για τα οποία θα θέλαμε να μάθουμε σε αυτήν την περιοχή του διαστήματος. Ακριβώς πέρα από αυτό είναι κάτι που ονομάζεται Oort Cloud, το οποίο υποτίθεται ότι είναι η περιοχή του διαστήματος όπου πολλοί κομήτες που βλέπουμε ζουν το μεγαλύτερο μέρος της ζωής τους, αλλά περιστασιακά μπαίνουν στον Ήλιο. Υπάρχει λοιπόν αρκετή επιστήμη που πρέπει να γίνει. παρατήρηση και εξερεύνηση ακριβώς πέρα από τα άκρα του ηλιακού συστήματος.
Θα ήταν κάτι διαφορετικό στην οικοδόμηση ενός ηλιακού πανιού από αυτό που θα μπορούσε να ταξιδέψει στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα από ό, τι εργάζεστε τώρα;
Δεν χρειάζεται να είναι. Θα μπορούσατε να πάρετε την τεχνολογία που ακολουθούμε τώρα για να κάνετε αυτά τα σήματα μαζικής εκτόξευσης και θα μπορούσατε να στείλετε αυτό το πανί σε μια αποστολή. Το πρόβλημα είναι ότι θα χρειαζόταν ή περισσότερα για να φτάσουμε σε αυτά τα σύννεφα Oort και να βγούμε στην Heliopause. Αν μπορούμε να φτιάξουμε ένα πανί που είναι τάξης μεγέθους ή το δέκατο του βάρους για την ίδια έκταση. που αποδίδει 10 φορές καλύτερα αν θέλετε, τότε μπορούμε να κάνουμε την ίδια αποστολή στο μισό χρόνο, οπότε για να αρχίσουμε να εξετάζουμε αυτήν την αποστολή, θα θέλαμε να χτίσουμε πανιά υψηλότερης απόδοσης για να το κάνουμε πραγματικά και να το κάνουμε εντός της ζωής μας, αν θέλεις.
Ποιο είναι το χρονικό πλαίσιο στο μέλλον με το πρωτότυπο που δοκιμάζετε και τα μελλοντικά σας σχέδια;
Αυτό είναι κάτι που διεξάγονται πολλές μελέτες στο πρακτορείο αυτήν τη στιγμή. Ειδικότερα, υπάρχει μια συμβουλευτική επιτροπή επιστημών που συνεδριάζει και καθορίζει ποιες είναι οι επιστημονικές προτεραιότητές τους και που θα καθορίσει την ημερομηνία ανάγκης για το πότε πρέπει να είναι έτοιμα τα πανιά. Όταν μπορεί να είναι έτοιμο…, λοιπόν, αυτό που κάνουμε τα τελευταία 3 χρόνια που κατέληξε σε αυτές τις δοκιμές στο Plumbrook είναι να κάνουμε το καλύτερο που μπορούμε στο έδαφος για να σχεδιάσουμε και να λειτουργήσουμε ένα ηλιακό πανί σε ένα προσομοιωμένο διαστημικό περιβάλλον. Το επόμενο βήμα είναι να ανεβείτε στο διάστημα και αυτό θα είναι ένα σημαντικό βήμα. Πρέπει πραγματικά να έχουμε μια πτήση από το ηλιακό πανί και να δούμε πώς λειτουργεί στο διάστημα: τα φορτία στη δομή του πανιού είναι πολύ, πολύ λιγότερο από ό, τι είναι εδώ στο έδαφος. Η βαρύτητα βάζει φορτίο στα πανιά 4000 φορές υψηλότερα από αυτό που θα κάνει ο Ήλιος. Έτσι υπάρχει ένα πραγματικά αληθινό περιβάλλον στο διάστημα και πρέπει να το πάρουμε (το πανί) για να το δοκιμάσουμε. Αυτό είναι άλλο 3-5 χρόνια για να κάνουμε κάτι τέτοιο, και τότε θα είναι έτοιμο να εισαχθεί σε μια επιστημονική αποστολή. 3-5 χρόνια ονομαστικής φάσης σχεδιασμού και ανάπτυξης διαστημικής αποστολής. Έτσι, μέσα στην επόμενη δεκαετία, σίγουρα, περιμένω να δω ένα ηλιακό πανί να πετάει.
