Kujutage ette päikeseenergial töötavat purje, mis võiks kosmoselaeva liikuma panna läbi kosmose vaakumi nagu tuul, mis purje siin Maa peal viib. NASA ja muud kosmoseagentuurid võtavad seda ideed tõsiselt ja töötavad erinevate prototüüpide tehnoloogiate kallal. Edward Montgomory on NASA päikesepurje tõukejõu tehnoloogia valdkonna juht. Äsja katsetasid nad 20-meetrist (66 jalga) purje Glenni uurimiskeskuse Plum Brooki rajatises Sandusky osariigis Ohios.
Kuulake intervjuud: NASA testib päikesepurje (3,7 mb)
Või tellige Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain - kas te saaksite mulle üldiselt anda teavet päikesereiside kohta?
Edward Montgomery - see on tehnoloogia, mille vastu meie agentuur on juba mõnda aega huvi tundnud, kuid ajalugu ulatub sajandivahetusel (19. sajandil) Fredrick Sanderi juurde mitmesaja aasta taha. Viimasel ajal oleme leidnud, et edusammud paaris konkreetses valdkonnas on muutnud selle asjaks, mida peame tegelikult uurima. Komposiitmaterjalid, mis on välja tulnud viimase paari aasta jooksul, näiteks ülikergetest vardadest valmistatud spordivahendites ja kiletehnoloogias, mis on mõnes mõttes seotud näiteks materjalitööstuse ja integraallülituste valdkondadega ning värvi lisandid. Need väljad on võimaldanud ehitada kosmosesse struktuurid, mis on heledamad ja me pole seda kunagi varem suutnud - enne paarkümmend aastat varem (nüüd) - ja kui saate sellise massi tõesti madalale viia, siis ei vaja palju jõudu, et sellest kiirendust ja head tõukejõudu saavutada.
Kuidas saab valgus kosmoses alumiiniumfooliumile tõukejõudu pakkuda?
See on valguse käes väga põnev omadus; sellel pole tegelikult massi, nii et see ei saa millestki põrgatada, kuid tegelikult on see takistustega seotud; see annab sellele hoogu ja seda teoreetiliselt töötas Einstein ning seda on tõestatud mitmetes laboratoorsetes katsetes.
Millist tehnoloogiat praegu NASA-s katsetate?
Võtame ühe konkreetse päikesepurje kontseptsiooni, milleks on ruudukujuline puri; sellel on 4 poomi, mis väljuvad ja poomide vahel on kolmnurksed purjed ja see süsteem on loodud kandma suhteliselt tagasihoidlikke kasulikke koormusi: Robotiteaduse kasulik koormus. Vaatleme mitmeid ülesandeid sisemise Päikesesüsteemi juurde, et uurida Päikese füüsikat ja selle koostoimet Maaga.
Nii et saadaksite oma päikesepurje meie positsioonilt sisse; Maa orbiidil, lähemal Päikesele? Kõlab minu jaoks omamoodi tagurpidi.
Noh, purje tekitatav tõukejõud on võrdeline päikesevalguse tugevusega ja kui lähete Päikesele lähemale, tõuseb selle tõukejõud kui kauguse ruut, kui lähemale jõuate, nii et see töötab tegelikult palju rohkem tõhusalt päikese lähedal. Missioonid, mis on kavandatud Päikesesüsteemi välise poole vaatamiseks; peaaegu kõik neist on seotud kõigepealt sisemise Päikesesüsteemiga Päikese lähedale lennates, hea hoo sisse saamisega ja siis välja minekuga. Kuid lähiaja missioonid, mida me vaatame, on missioonid, mis hõljuvad; nad ei lähe eriti kiiresti. Maa gravitatsioonitõmbe ja Päikese gravitatsioonitõmbe vahel, mida nimetatakse Lagrange'i punktiks, on tasakaalupunkt ja meil on satelliidid, mis asuvad seal nüüd. See ei vaja erilist tõukejõudu, kuid kui soovite istuda ja hõljuda mingil hetkel Päikesele lähemal (selleks, et jõuda) konkreetsesse kosmosepunkti, siis peavad teil olema teatavad tõukejõud ja meie teadlased tunnevad suurt huvi kui tahad sel hetkel olla. Võite ette kujutada, kuidas see võib olla kasulik koht, kus panna mõned instrumendid Maa ja Päikese vahele, et mõista, kuidas see füüsiline omadus on.
Ok, nii et ma saan aru; see oleks justkui Päike oleks fänn ja kui teil oleks oma puri ning lasksite sellel triivida Päikese poole niikaugele, et sellest väljuva Päikese energia jõud on täiesti tasakaalus päikese purje hoidmiseks. See ei läheks kaugemale ega läheks lähemale.
Õige. See on õige.
Milliseid katseid oleksite huvitatud tegema, kui saaksite selle lähedale ja saaksite jaama pidada?
Olen tõukejõuinsener, mitte teadlane; nad saavad teha palju paremat tööd selgitades, mida nad täpselt õpivad, kuid mõned instrumendid, mille nad kavatsevad sellele panna, mõõdavad magnetosfääri ja mõõdavad kõrge energiaga osakesi. Eriti huvitav on koronaalsete massi väljutamise tunnetamine; Need on suured Päikeses aset leidvad ägenemissündmused, mis Maale jõudes võivad meie sidet tõepoolest häirida ja tegelikult võivad nad tundlikke elektroonikaseadmeid kahjustada ja hävitada. Selline 1986. aasta tulekahju põhjustas ainuüksi Põhja-Ameerikas mitu miljonit dollarit kahju, nii et tahame olla võimelised neid sündmusi ette nägema, kui need aset leiavad. Kui meil on piisavalt hoiatusaega, võime oma seadmed välja lülitada või teatud tingimustel neid hoida. alates haiget saamisest, nii et on oluline teada, millal saabub koronaalmassi väljutamine.
Mida võiks selle tehnoloogia tulevik enda käes hoida, kui on võimalik uurida välist päikesesüsteemi?
Noh, see on hea punkt. Nagu ma just mainisin, võivad ka need koronaalsed massist väljutamised olla väga kahjulikud meie astronautidele, nii et NASA soovib lähitulevikus minna tagasi Kuule ja Marsile, millest on palju arutletud. Peame suutma ennustada, millal need sündmused (koronaalsed massväljavisked) aset leiavad, et meie astronaudid pääseksid nendest sündmustest turvalistesse varjupaikadesse, nii et tõenäoliselt peavad need hoiatussatelliidid olema paigutatud Kuu ja Marsi lähedusse ning võimalik, et ka ümber Päikesesüsteem hoiatab seda tehes. (Pärast seda) on tulevikus tõsine huvi soovida mõista meie päikesesüsteemi struktuuri väljaspool Pluuto orbiiti, eriti Heliopausi, nüüd on Voyageri kosmoseaparaat just sellesse piirkonda sisenenud; seal on tagasi tulnud huvitavaid tulemusi; ja selles kosmose piirkonnas on palju, mida tahaksime teada saada. Just peale seda nimetatakse Oorti pilveks, mis on väidetavalt kosmose piirkond, kus paljud komeedid, keda näeme, elavad suurema osa oma elust, kuid aeg-ajalt satuvad nad Päikesesse. Seega on vaja veel üsna palju teadust ära teha; vaatlemine ja uurimine päikesesüsteemi servadest kaugemal.
Kas päikeseenergia purje ehitamisel oleks midagi teisiti kui see, mis võiks väljuda päikesesüsteemi välimisse süsteemi, siis mille kallal te praegu töötate?
See ei pea olema. Võite kasutada seda tehnoloogiat, mida me praegu rakendame, et teha neid koronaalse massist väljutamise signaale, ja võite selle purje missioonile saata. Probleem on selles, et nende Oorti pilvede juurde pääsemiseks ja Heliopausisse pääsemiseks kuluks rohkem või rohkem. Kui suudame sama suurusega ala jaoks ehitada purje, mis on suurusjärgus või kümnendik kaalust; see tähendab, et kui te seda teete, on see kümme korda parem, siis võime teha sama ülesande poole ajaga, nii et selle ülesande kaalumiseks peame üles ehitama suurema jõudlusega purjed, et seda tõesti teha ja oma elu jooksul teha, kui soovite.
Milline on teie testitava prototüübi ja teie tulevikuplaanide praegune ajakava?
See on midagi, mida praegu agentuuris palju õpitakse; eriti on olemas teaduse nõuandekomitee, mis tuleb kokku ja määrab kindlaks, millised on nende teaduse prioriteedid ning määrab vajaduse kuupäeva, millal purjed peavad olema valmis. Kui see saab valmis olla ..., siis hästi, mida me viimase 3 aasta jooksul Plumbrookis tehtud testide kulminatsiooniks oleme teinud, on teha kõik endast olenev, et kavandada ja kasutada päikesepurje simuleeritud kosmosekeskkonnas. Järgmine samm on kosmosesse tõusmine ja see saab olema oluline samm. Meil peab tõesti olema päikesepurje lend ja vaadata, kuidas see kosmoses töötab: purje konstruktsiooni koormused on palju-palju vähem kui siin kohapeal. Gravitatsioon paneb purjed 4000 korda suurema koormuse, kui Päike teeb. Nii et kosmoses on tõesti tõeline keskkond ja me peame selle (purje) üles võtma, et seda proovile panna. Sellise asja tegemiseks on vaja veel 3–5 aastat ja siis on see valmis teaduse missiooniks sulanduma; 3-5-aastane nominaalne kosmosemissiooni kavandamise ja arendamise etapp. Niisiis loodan järgmise kümnendi jooksul kindlasti lennata päikesepurje.
