Zamislite jedro na solarni pogon koje bi moglo pokrenuti svemirski brod kroz vakuum prostora poput vjetra koji pokreće jedro ovdje na Zemlji. NASA i druge svemirske agencije shvaćaju ozbiljno i rade na raznim prototipskim tehnologijama. Edward Montgomory je voditelj tehnološkog područja solarnog jedra u NASA-i. Upravo su testirali 20-metarsko jedrenje u objektu Plum Brook u istraživačkom centru Glenn u gradu Sandusky, Ohio.
Poslušajte intervju: NASA Tests Solar Sail (3,7 mb)
Ili se pretplatite na Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain - Možete li mi općenito dati nešto o solarnim jedrima?
Edward Montgomery - Ovo je tehnologija koja našu agenciju zanima već neko vrijeme, ali povijest seže nekoliko stotina godina do Fredricka Sandera na prijelazu stoljeća (19.). U novije vrijeme otkrili smo da je napredak u određenim određenim područjima učinio to nešto što stvarno moramo razmotriti. Kompozitni materijali koji izlaze u posljednjih nekoliko godina, poput sportske opreme koja se izrađuje od ultra, lakih šipki i filmske tehnologije koja je na neki način povezana s industrijom materijala i poljima integriranih krugova, na primjer i aditivi za boje Ova polja omogućila su izgradnju građevina u prostoru nalik na gossamer, a to zapravo nikada nismo uspjeli učiniti do prije nekoliko desetljeća (sada) i kad jednom možete spustiti vrstu mase stvarno nisku, onda to ne treba puno za silu da bi se postiglo neko ubrzanje i dobar pogon.
Kako svjetlost može pružiti pogon aluminijskoj foliji u prostoru?
To je vrlo fascinantno svojstvo koje ima svjetlost; zapravo nema masu, pa ne može odskočiti od nečega, ali u stvari djeluje na prepreke; to mu daje zamah, a to je teoretizirao Einstein i to je dokazano u brojnim laboratorijskim eksperimentima.
Koja je tehnologija koju trenutno testirate u NASA-i?
Uzimamo jedan poseban koncept sunčevog jedra koji je kvadratno jedro; ima 4 nosača koji izlaze, a između nosača su trokutasta jedra i taj je sustav dizajniran da prenosi opterećenja relativno skromne veličine: opterećenje robotske znanosti. Gledamo nekoliko misija unutarnjeg Sunčevog sustava za proučavanje fizike Sunca i njegove interakcije sa Zemljom.
Dakle, poslali biste svoje solarno jedro s našeg položaja; Zemljina orbita, bliže Suncu? Zvuči nekako unazad.
Pa, potisak koji jedro može proizvesti proporcionalan je jačini sunčeve svjetlosti i što se više približite Suncu, snaga tog pogona raste kao kvadrat udaljenosti što se više približite, tako da zapravo djeluje mnogo više učinkovito blizu Sunca. Misije koje su planirane za pregled vanjskog Sunčevog sustava; gotovo svi su uključili da prvo odlaze u unutarnji Sunčev sustav leteći blizu Sunca i dobivaju dobar poticaj, a zatim izlaze. Ali kratkoročne misije koje promatramo jesu misije koje lebde; ne idu baš brzo. Između Zemljine gravitacijske gravitacije i Sunčevog gravitacijskog povlačenja naziva se točka Lagrangea, nalazi se točka ravnoteže, a sada imamo tamo i satelite. To ne zahtijeva posebno pokretanje, ali ako želite sjediti i lebdjeti u nekom trenutku bliže Suncu (da biste stigli) do te određene točke u svemiru, tada morate imati neke mogućnosti pogona, a naši znanstvenici imaju intenzivan interes u želji da budem u tom trenutku. Možete zamisliti kako bi to moglo biti povoljno mjesto za stavljanje nekih instrumenata između Zemlje i Sunca kako biste shvatili kako je to fizičko svojstvo.
Ok, pa razumijem; bilo bi kao da je Sunce obožavatelj, a vi ste otvorili svoje jedro i pustili da se spusti prema Suncu do te mjere da je sila Sunčeve energije koja silazi s njega savršeno izbalansirana da drži solarno jedro u točki. Ne bi išlo dalje ili bliže.
Pravo. To je točno.
Kakve biste eksperimente zanimali ako biste se mogli zbližiti i biti u stanju zadržati stanicu?
Ja sam pokretački inženjer, a ne znanstvenik; oni mogu puno bolje objasniti što točno studiraju, ali neki od instrumenata koje planiraju staviti na njega mjere magnetosferu, mjere čestice visoke energije kako prolaze. Posebno je zanimljivo osjetiti izbacivanje koronalnih masa; ovo su veliki događaji koji se događaju na Suncu i da jednom kada dođu do Zemlje stvarno mogu poremetiti našu komunikaciju i zapravo mogu naštetiti i uništiti osjetljivu elektroničku opremu. Takav je bljesak 1986. godine napravio samo nekoliko milijuna dolara štete samo u Sjevernoj Americi, pa želimo biti u stanju predvidjeti te događaje kada se događaju i ako imamo dovoljno vremena za upozorenje, možemo isključiti našu opremu ili u određenim uvjetima, zadržati ih od ozljeđivanja pa je važno znati kada dolazi do izbacivanja koronalne mase.
Što bi budućnost mogla imati od ove tehnologije, kad bi mogao istraživati vanjski sunčev sustav?
Pa, to je dobra poanta. Kao što sam upravo spomenuo, ta izbacivanja koronalne mase također mogu biti vrlo štetna za naše astronaute, tako da NASA očekuje u skoroj budućnosti povratak na Mjesec i Mars o čemu se dosta raspravljalo. Trebat ćemo biti u mogućnosti predvidjeti kada će se dogoditi ti događaji (izbacivanje koronalnih masa) kako bi naši astronauti mogli doći do sigurnih utočišta od tih događaja, tako da ćemo vjerojatno morati imati ove satelite za upozorenje smještene u blizini mjeseca i marša, a moguće i oko sunčevog sustava za upozorenje na to. (Nakon toga) s vremenom u budućnosti postoji intenzivan interes da želimo razumjeti strukturu našeg Sunčevog sustava izvan orbite Plutona, posebno Heliopauze, sada je svemirski brod Voyager upravo ušao u to područje; evo nekih zanimljivih rezultata koji se vraćaju tamo; i ima mnogo toga što bismo željeli znati u toj svemirskoj regiji. Malo iza toga nalazi se nešto Oortov oblak, što je navodno područje svemira gdje puno kometa koje vidimo živi većinu svog života, ali povremeno nađu na Suncu. Dakle, treba učiniti dosta znanosti; promatranje i istraživanje tek izvan rubova Sunčevog sustava.
Da li bi išta bilo drugačije u izgradnji solarnog jedra koja bi mogla izići u vanjski sunčev sustav, a onda na čemu trenutno radite?
To ne mora biti Možete uzeti tehnologiju koju sada pratimo da šaljete ove signale izbacivanja koronalne mase i mogli biste to jedro poslati na misiju. Problem je u tome što bi bilo potrebno ili više da dođemo do tih Oortovih oblaka i izađemo u Heliopauzu. Ako za istu količinu područja možemo izgraditi jedro veličine jednog ili desetine težine; ako to bude 10 puta bolje ako hoćete, mi možemo izvršiti tu istu misiju u pola vremena, tako da zaista počnemo razmišljati o toj misiji, mi ćemo htjeti napraviti jedra s boljim performansama kako bismo to zaista i učinili unutar svog vijeka, Ako hoćeš.
Koji je sada rok za prototip koji testirate i vaše buduće planove?
To je nešto zbog čega se u agenciji trenutno puno proučava; posebno postoji znanstveno savjetodavno povjerenstvo koje se sastaje i utvrđuje koji su im prioriteti u znanosti i koji će odrediti datum kada je potrebno biti spremno. Kad to može biti spremno ..., ono što smo radili u posljednje 3 godine što je vrhunac ovih ispitivanja u Plumbrooku je da učinimo najbolje što možemo na terenu za dizajn i rad solarnog jedra u simuliranom svemirskom okruženju. Sljedeći korak je uspon u svemir i to će biti važan korak. Moramo doista letjeti solarnim jedrom i vidjeti kako djeluje u svemiru: opterećenja na strukturi jedra su mnogo, mnogo manja nego što su ovdje na zemlji. Gravitacija opterećuje jedra 4000 puta veća nego što će raditi Sunce. Dakle, stvarno istinsko okruženje je u svemiru i moramo ga uzeti (jedro) da ga testiramo. Još je 3-5 godina da se naprave takve stvari i tada će biti spremne da se uvuku u znanstvenu misiju; 3-5 godina nominalne faze planiranja i razvoja svemirske misije. Dakle, u sljedećem desetljeću, svakako, očekujem kako će vidjeti solarno jedro.
