Mes visi esame susipažinę su saulės burių idėja tyrinėti Saulės sistemą, naudojant saulės šviesos slėgį. Tačiau yra dar viena varomoji sistema, galinti panaudoti saulės energiją, elektrines burės, ir tai yra gana įdomi idėja.
Prieš kelias savaites išsprendžiau klausimą, kurį kažkas turėjo apie mano mėgstamiausias egzotines varymo sistemas, ir aš sukėliau keletą idėjų, kurios man atrodo įdomios: saulės burės, branduolinės raketos, jonų varikliai ir tt. Tačiau yra dar viena varomoji sistema, kuri nuolat kyla. , ir aš visiškai pamiršau pamiršti paminėti, bet tai viena geriausių idėjų, kurią per tą laiką girdėjau: elektrinės burės.
Kaip jūs tikriausiai žinote, saulės burė veikia panaudojant saulės spindulius tekančius šviesos fotonus. Nors fotonai yra beveidžiai, jie turi impulsą ir gali juos perduoti, kai atsimuša nuo atspindinčio paviršiaus.
Be šviesos, Saulę taip pat pučia nuolatinis įkrautų dalelių srautas - saulės vėjas. Inžinierių iš Suomijos komanda, vadovaujama daktaro Pekka Janhuneno, pasiūlė pastatyti elektrinę burę, kuri panaudos šias daleles erdvėlaiviams gabenti į Saulės sistemą.
Norėdami suprasti, kaip tai veikia, turėsiu į smegenis įkišti keletą sąvokų.
Pirma, Saulė. Tas mirtinas radiacijos kamuolys danguje. Kaip jūs tikriausiai žinote, yra nuolatinis įkrautų dalelių, daugiausia elektronų ir protonų, srautas, besislepiantis nuo saulės į visas puses.
Astronomai nėra visiškai tikri, kaip tai įmanoma, tačiau tam tikras Saulės vainikėlio, esančio jos viršutinėje atmosferoje, mechanizmas pagreitina šias daleles išbėgimo greičiu. Jų greitis svyruoja nuo 250 iki 750 km / s.
Saulės vėjas sklinda iš Saulės ir išeina į kosmosą. Mes matome jo poveikį kometoms, suteikdami jiems būdingą uodegą, ir jis sudaro burbulą aplink Saulės sistemą, žinomą kaip heliosfera. Čia Saulės vėjas iš Saulės susitinka su kitų Paukščių Tako žvaigždžių saulės vėjais.
Tiesą sakant, NASA erdvėlaivis „Voyager“ neseniai praėjo pro šį regioną ir pagaliau leidosi į tarpžvaigždinę erdvę.
Saulės vėjas sukelia tiesioginį slėgį, kaip ir tikrasis vėjas, tačiau jis yra neįtikėtinai silpnas - nedidelį šviesos slėgio, kurį patiria saulės burė, dalį.
Bet saulės vėjyje yra teigiamai įkrautų protonų ir elektronų srautas, ir tai yra raktas.
Elektrinė burė veikia išvyniojant neįtikėtinai ploną, vos 25 mikronų storio, bet 20 kilometrų ilgio vielą. Erdvėlaivis yra aprūpintas saulės baterijomis ir elektronų pistoletu, kuriam paleisti reikia vos kelių šimtų vatų.
Šaudydamas elektronus į kosmosą, erdvėlaivis palaiko labai teigiamą krūvį. Kadangi Saulės protonai taip pat yra teigiamai įkrauti, susidūrę su teigiamai įkrautu rišikliu, jie „mato“ tai didžiulę kliūtį 100 metrų skersmens link ir į ją patenka.
Suteikdami savo pagreitį diržui ir erdvėlaiviui, jonai pagreitina jį toliau nuo Saulės.
Pagreitis yra labai silpnas, tačiau tai yra nuolatinis Saulės slėgis ir per ilgą laiką gali pakisti. Pvz., Jei 1000 kg erdvėlaivyje būtų 100 šių laidų, einančių į visas puses, jis galėtų įgyti 1 mm per sekundę per sekundę pagreitį.
Per pirmąją sekundę jis skrieja 1 mm, paskui per kitą sekundę - 2 mm ir tt Per metus šis erdvėlaivis galėtų skrieti 30 km / s greičiu. Palyginimui, greičiausias ten esantis erdvėlaivis, NASA „Voyager 1“, važiuoja tik 17 km / s greičiu. Taigi, kur kas greičiau, neabejotinai dėl saulės spinduliavimo greičio.
Iš tikrųjų vienas iš šio metodo trūkumų yra tas, kad jis neveiks Žemės magnetosferoje. Taigi elektrinį burėmis varomą erdvėlaivį reiktų nešti tradicine raketa toliau nuo Žemės, kad ji galėtų išskleisti savo burę ir išskristi į gilų kosmosą.
Aš tikiu, kad jums įdomu, ar tai viena kryptis kelionė norint atsiriboti nuo saulės, bet iš tikrųjų taip nėra. Elektrinės burės, kaip ir saulės burės, gali būti pasukamos. Priklausomai nuo to, kurią burės pusę paliečia saulės vėjas, jis arba pakelia, arba nuleidžia erdvėlaivio orbitą nuo Saulės.
Užsukite burę iš vienos pusės ir pakelsite jos orbitą, kad keliautumėte į išorinę Saulės sistemą. Bet jūs taip pat galite atsitrenkti į kitą pusę ir nuleisti jo orbitą, leisdami jai nukeliauti žemyn į vidinę Saulės sistemą. Tai neįtikėtinai universali varomoji sistema, o Saulė atlieka visą darbą.
Nors tai skamba kaip mokslinė fantastika, kūriniuose iš tikrųjų yra keletas bandymų. Estijos palydovo prototipas buvo paleistas dar 2013 m., Tačiau jo variklis nesugebėjo išstumti juostos. Suomijos „Aalto-1“ palydovas buvo paleistas 2017 m. Birželio mėn., O vienas iš jo eksperimentų yra išbandyti elektrinę burę.
Vėliau šiais metais turėtume išsiaiškinti, ar ši technika yra perspektyvi.
Ne tik suomiai svarsto šią varomąją sistemą. 2015 m. NASA paskelbė, kad jie skyrė II fazės novatoriškų pažangių koncepcijų stipendiją gydytojui Pekka Janhunenui ir jo komandai ištirti, kaip ši technologija galėtų būti panaudota išorinei saulės sistemai pasiekti per trumpesnį laiką nei kiti metodai.
„Heliopause“ elektrostatinio greitojo pervežimo sistema arba HERTS erdvėlaivis ištiestų 20 iš šių elektrinių juostų į išorę nuo centro, sudarydami didžiulę apskritą elektrinę burę, kad gaudytų saulės vėją. Lėtai sukdami erdvėlaivį, išcentrinės jėgos temps juostą į šią apskritimo formą.
Turėdamas teigiamą krūvį, kiekvienas diržas veikia kaip didžiulė kliūtis saulės vėjui, suteikdamas erdvėlaiviui efektyvų 600 kvadratinių kilometrų plotą, kai jis nusileis iš žemės. Vis tolstant nuo Žemės, jos efektyvusis plotas padidėja iki 1200 kvadratinių km ekvivalento, kai jis pasiekia Jupiterį.
Kai saulės burė pradeda netekti galios, elektrinė burė tiesiog įsibėgėja. Tiesą sakant, tai tektų pagreitėti pro Urano orbitą.
Jei technologija pasiteisins, HERTS misija galėtų pasiekti heliopauzę vos per 10 metų. Norint įveikti šį atstumą, 121 astronominį vienetą nuo Saulės, prireikė „Voyager 1 35“ metų.
O kaip vairavimas? Keisdami kiekvienos laido įtampą, kai erdvėlaivis sukasi, jūs galite priversti visą burę skirtingai sąveikauti vienoje ar kitoje pusėje su saulės vėjeliu. Galite valdyti visą erdvėlaivį kaip burės valtyje.
2017 m. Rugsėjo mėn. Tyrėjų komanda su Suomijos meteorologijos institutu paskelbė gana radikalią idėją, kaip jie galėtų panaudoti elektrines burės, norėdami išsamiai ištirti asteroido juostą.
Vietoj vieno erdvėlaivio jie pasiūlė sukurti 50 atskirų 5 kg palydovų laivyną. Kiekvienas iš jų išskleis savo 20 km ilgio juostą ir pagaus Saulės vėją. Per 3 metų misiją erdvėlaivis išskris į asteroido juostą ir aplankys keletą skirtingų kosminių uolų. Visas laivynas greičiausiai galėtų ištirti 300 atskirų objektų.
Kiekvienas erdvėlaivis būtų aprūpintas mažu teleskopu, kurio anga būtų tik 40 mm. Tai yra maždaug taškinės apimties dydis arba pusė žiūronų poros, tačiau to pakaktų, jei norite išspręsti asteroido paviršiaus ypatybes, kurios yra mažiausiai 100 metrų. Jie taip pat turėtų infraraudonųjų spindulių spektrometrą, kuris galėtų nustatyti, iš kokių mineralų yra pagamintas kiekvienas asteroidas.
Tai puikus būdas rasti 10 trilijonų dolerių asteroidą, pagamintą iš kietos platinos.
Kadangi erdvėlaivis būtų per mažas, kad galėtumėte susisiekti atgal į Žemę, jie turės saugoti duomenis laive ir perduoti viską, kai tik po 3 metų pateks į mūsų planetą.
Planetų mokslininkai, su kuriais kalbėjau, mėgsta idėją, kad vienu metu būtų galima apžiūrėti daugybę skirtingų objektų, o elektrinių burių idėja yra vienas efektyviausių būdų tai padaryti.
Pasak tyrėjų, jie galėtų atlikti misiją už maždaug 70 milijonų dolerių, todėl kiekvieno asteroido analizės išlaidos sumažėtų iki maždaug 240 000 USD. Tai būtų pigu, palyginti su kitu siūlomu asteroidų tyrimo metodu.
Kosmoso tyrimams naudojamos tradicinės cheminės raketos, nes jos yra žinomos ir patikimos. Žinoma, jie turi savo trūkumų, tačiau jie mus nuvedė per Saulės sistemą į milijardus kilometrų nuo Žemės.
Tačiau kūriniuose yra ir kitų varymo būdų, tokių kaip elektrinė burė. O per ateinančius dešimtmečius pamatysime vis daugiau šių idėjų išbandymą. Be variklių degalų, kurie gali nešti erdvėlaivį į išorinius Saulės sistemos pasiekimus? Taip prašau.
Laukiu jūsų, kai bus išbandyta daugiau elektrinių burių.
„Podcast“ (garso įrašas): atsisiųsti (trukmė: 10:10 - 9,3 MB)
Prenumeruokite: „Apple“ transliacijos | „Android“ | RSS
„Podcast“ (vaizdo įrašas): atsisiųsti (trukmė: 10:10 - 69,3 MB)
Prenumeruokite: „Apple“ transliacijos | „Android“ | RSS
