Новейший галлактический аппарат NASA будет летать при помощи света

    В 1418 году европейские парусники покинули свои порты, дабы обследовать Атлантический океан, и началась эра Величавых географических открытий. В 2018 году маленький галлактический зонд развернет парус и начнет путешествие к дальнему астероиду. Это же будет первый галлактический аппарат NASA, который будет двигаться за пределами орбиты Почвы только за счет солнечного света. Такова разработка может открыть дорогу дешевому изучению Галлактики и в конечном счете межзвездного места.

    Новейший галлактический аппарат NASA будет летать при помощи света

    Зонд Near-Earth Asteroid Scout ценой 16 миллионов баксов заходит в число 13 ценных грузов, объявленных NASA на деньках. Они все отправятся наряду с праздничным пуском Space Launch System — крупной ракеты, разработанной на смену галлактическим шаттлам, которая в один прекрасный момент повезет галлактический аппарат «Орион» на Марс.

    Будет нужно 2,5 года, дабы NEA Scout достигнул пт предназначения, маленького астероида 1991 VG. Однако это же будет и не расслабленный круиз. Непрерывная тяга будет обеспечиваться солнечным светом, бьющим в солнечный парус, и она разгонит зонд перед началом скорости 103 000 киллометрах/ч относительно Солнца.

    По истечении конкретного времени галлактический аппарат, снаряженный солнечным парусом, может разогнаться все больше, чем галлактический аппарат схожих объемов при помощи стандартной хим ракеты.

    «Парус выигрывает гонку исходя из убеждений окончательной скорости, как только черепаха обходит зайца, — говорит Лес Джонсон, технический советник по передовым концепциям NASA посередине галлактических полетов им же. Маршалла. Электрохимическая ракета обеспечивает большую исходную тягу, однако в конечном счете спаливает свое горючее. — Так как только парус и не употребляет никакого горючего, мы можем поддерживать тягу, пока что светит солнце».

    Содержание

    • 1 Несложный материал
    • 2 Движение света
    • 3 Позитивная энергия
    • 4 Последующая остановка: Альфа Центавра

    Несложный материал

    Солнечные паруса проделывают из сверхтонкого материала с высочайшей отражающей способностью. Когда фотон солнца попадает на зеркальную поверхность, он отскакивает от паруса и транслирует собственный импульс галлактическому аппарату — определенно эдак же бильярдный шар транслирует собственный импульс, когда сталкивается с иным шаром на столе.

    Мысль солнечного паруса бытует с 1924 года, когда легенда русского ракетостроения Константин Циолковский и Фридрик Цандер замыслили галлактический аппарат, «использующий гигантские зеркала из максимально тоненьких листов» и «давление солнечного света для заслуги галлактических скоростей». Спустя сорок лет писатель фантаст Артур Кларк популяризовал эту идею в собственном романе «Солнечный ветер».

    NASA начало инвестировать в технологии солнечного паруса в финале 90-х. В 2010 году агентство удачно запустило маленький парусный спутник на орбиту Почвы, где тамошний оставался 240 дней, пока что и не вошел в атмосферу не сгорел.

    В фолиант же году Японское галлактическое агентство показало вероятность внедрения солнечных парусов для межпланетных путешествий. Испытательный аппарат прицепили к борту венерианского зонда «Акацуки». Аппарат с солнечным парусом под заглавием IKAROS был раскрыт в космосе зондом, когда тамошний присутствовал в 7 миллионах км от Почвы. Спустя шесть месяцев IKAROS удачно пропархал мимо Венеры.

    Новейший галлактический аппарат NASA будет летать при помощи света

    Солнечные паруса стали вероятны благодаря революции в сфере электроники.

    Все дело в фолиант, что проект солнечного паруса является собственного рода заложником второго закона движения Ньютона: сила равна толпе, умноженной на увеличение скорости. Сила солнечного света константна, потому для заслуги высочайшего увеличения скорости для вас будет нужно низкорослая толпа.

    «Еще 25-30 годов назад электроника и не существовала так несложной, — разговаривает Джонсон. — Невозможно существовало предположить возведение довольно минимального галлактического аппарата, которому и не пригодится огромнейший парус. С возникновением телефонов и миниатюризацией компонент, сейчас мы можем предпринять вправду несложный и маленький галлактический аппарат, а уж означает ему же будет нужно парус разумных размеров».

    Джонсон приводит в пример CubeSat — маленькие спутники-кубики, возведенные из «готовых к употреблению» технологий. NEA Scout будет CubeSat размером с обувную коробочку, которую будет толкать солнечный парус площадью 86 киловаттом. м.

    Невзирая на свои умеренные размеры, зонд упакован достаточным количеством инструментов для проведения необъятного научные исследования астероида 1991 VG, фотографируя и измеряя электрохимический состав, объем и движение объекта.

    NASA лицезреет в этакий разведке важнейший первый этап к грядущим пилотируемым миссиям к астероидам. Ежели космонавт соберется обследовать поверхность галлактического валуна, NASA намерено быть в убежденности, что тамошний крутится неспешным и прогнозируемым образом, а уж и не ворочается волчком в разнообразных направлениях. Аналогичным образом, галлактическое агентство намерено аристократию заблаговременно, грубый ли астероид либо же представлен грудой камешков, удерживаемых силой тяжести.

    Движение света

    Во время собственной миссии NEA Scout произведет как только минимум один неспешный подлет на закадычное расстояние — его скорость свалится перед началом 10 погонных метров за секунду, а уж аппарат пройдет в полукилометре от поверхности астероида. Это же показывает на альтернативное привилегию солнечных парусов: они максимально маневренные, время от времени даже превышают классические способы движения.

    Ключ к руководству парусом — будь то Атлантический океан либо космос — покоится в разработке асимметричной тяги. Существуют не мало различных методов ее сделать, используя небесные эквиваленты мачт и такелажа. IKAROS владеет электрооптическим покрытием, которое темнеет при подаче напряжения, поглощая свет, а уж и не отражая его. Можно таким макаром «настроить» часть паруса эдак, дабы она получала вдвое все меньше солнца, чем иная, и развернуть аппарат.

    NEA Scout будет применять альтернативный подход, используя скользящий механизм, который движет CubeSat вперед и обратно относительно рам, на которых развернут парус.

    «Если предположить баночку от колы, которая будет нашим аппаратом, и поместить сверху лист бумаги плашмя, это же будет парус, — разговаривает Джонсон. — Впоследствии представьте, что вы ординарно на физическом уровне двигаете листом налево и направо. Вот эдак все и будет». Крен паруса а также дозволяет настроить скорость.

    Упругость галлактического аппарата с солнечным парусом — в купе с константной тягой, благодаря неисчерпаемому припасу горючего — раскрывает путь нескольким увлекательным способностям.

    Новейший галлактический аппарат NASA будет летать при помощи света

    Допустим, вы желаете выслыть зонд свыше плоскости эклиптики Галлактики, дабы исследовать северный полюс Солнца. Дабы порывисто сконфигурировать направление и скорость — не используя дорогое горючее — инженеры привычно полагаются на гравитационный маневр. «Сейчас мы обязаны посылать галлактический аппарат к Юпитеру для гравитационного маневра, дабы вывести его из плоскости эклиптики и получить наибольший угол орбиты вокруг Солнца, — говорит Джонсон. — С парусом будет довольно легко обратить его вверх».

    Альтернативное возможное применение, уже ближе к особняку, это же «сидящий на полюсе» спутник. Ныне, ежели вы желаете зафиксировать спутник в конкретном положении относительно пространства на Планете земля — а уж это же существовало бы как раз кстати для технологий взаимосвязи — вы сможете лишь выслыть его на геостационарную орбиту, строго над экватором, на высоту 35 786 км над Планетой земля.

    Однако с парусом «вы сможете присутствовать над Северным либо Южным полюсом Почвы и крутиться вокруг Солнца с этакий же скорость, с какой же Планета земля крутится вокруг Солнца, — разговаривает Джонсон. — Дабы побороть гравитацию Почвы, довольно обратить парус эдак, дабы он толкал вас ввысь всегда. Таким макаром, вы зависнете недвижно над Северным либо Южным полюсом».

    Позитивная энергия

    Фотоны — кои мы лицезреем как только солнечный свет — и не единственное горючее для галлактического аппарата, вырабатываемое Солнцем. Ученые NASA не так давно получили добавочные деньги на изучение передовой концепции сверхбыстрого паруса, подгоняемого заряженными частичками в солнечном ветре.

    Именуется он электронный парус, e-sail. Эту идею в первый раз предложил Пекка Янхунен, научный коллега Финского метеорологического колледжа. Он вообразил аппарат, окруженный 20 тончайшими проводами длиной в 20 км каждый.

    Эти провода генерируют положительно заряженное электромагнитное поле, растянувшееся на десятки погонных метров в космос. Протоны солнечного ветра, путешествующие со скоростью свыше 750 км за секунду, отталкиваются сиим электромагнитным полем, в ответ выталкивая галлактический аппарат. Негативно заряженные крупицы солнечного ветра гасятся собственного рода «электронной пушкой», эдак что электронный парус поддерживает положительно заряженное электромагнитное поле.

    Электропарус будет иметь не мало горючего. Ежели солнечный свет, толкающий солнечный парус, изрядно слабеет, когда галлактический аппарат добивается пояса астероидов, солнечный ветер как и раньше дует очень. С течением времени электропарус можно разогнать перед началом 100-150 киллометрах/с.

    Это же значит, что галлактические зонды умеют достигнуть Юпитера всего за два года либо Плутона за пять. Электропарус может обеспечить совсем новейшие способности для освоения космоса, дозволить нам выполнить экспресс-путешествие за границы Галлактики, в межзвездное место.

    «Вояджеру-1» потребовалось 35 лет, дабы достигнуть границы Галлактики. Солнечный парус выполнил бы этакое турне за 20 лет, а уж электропарус — за 10.

    «Должен признать, два с половиной года обратно, когда мой шеф пришел ко лично мне и произнес: «мы желаем, дабы ты глянул на это», я откровенно поржал, — разговаривает Брюс Вигманн, системный инженер NASA. — Впоследствии мы поглядели и сообщили, дескать, очень увлекательно. Прошли путь от неверующих к верующим».

    На деле, Вигманн полагает, что прообраз можно запустить всего за пять лет. Однако придется решить пару немаловажных вопросцев. Хотя электропарусу нежелательно горючее, ему же востребован массивный родник энергии для электрической пушки, которая отбивает электроны. Как только не мало энергии? Находится в зависимости от количества электронов, которое коллекционирует электропарус. Спецы NASA изучают этот вопросец при помощи заряженного провода в плазменной видеокамере, имитирующей солнечный ветер.

    Очередная неполадка заключается в предотвращении извивов тоненьких длинноватых проводов по мере влияния на их солнечного ветра. Решение: крутить аппарат со скоростью, которая будет обеспечивать довольно центробежной силы, дабы провода оставались натянутыми.

    Последующая остановка: Альфа Центавра

    За пределами NASA у Леса Джонсона существуют и иная работа: он пишет фантастику. На деле, он признателен роману «Сучок в глазу Бога» 1974 года за просыпание энтузиазма к солнечным парусам.

    Логично, что он мечтает об дальнем грядущем. Он намерено, дабы солнечный парус отправился в другую галлактику.

    «Мы могли бы выстроить объемной лазер, — говорит он. — По мере тамошнего как только парус удаляется от Солнца и солнечного света становится меньше, можно подсвечивать его светом лазера, продолжая движение. Лазер будет оставаться на орбите Солнца, продолжая разгонять парус все скорее и скорее, пока что тамошний и не покинет Солнечную систему».

    Само собой разумеется, остаются технические проблемыпрепядствия, кои придется решить. Во-первых, парус обязан быть размером с Техас. И орбитальный лазер обязан будет производить энергию, размер которой можно сопоставить с той самой, что производит весь мир сейчас. Звучит, конечно же, эдак самому себе, однако за сто лет почти все можно предпринять.

    Первое галлактическое судно, сделанное людьми и отправленное в другую систему, может прибыть туда как только его океанические праотцы во время эры Величавых географических открытий: под развернутыми парусами, идущее по звездам.