Сви смо упознати са идејом соларних једара за истраживање Сунчевог система користећи светлосни притисак Сунца. Али постоји још један систем погона који може да искористи снагу Сунца, електрична једра и то је прилично узбудљива идеја.
Пре неколико недеља решио сам питање ко је неко имао о мојим омиљеним егзотичним погонским системима, а претукао сам неколико идеја које су ме узбудљиве: соларна једра, нуклеарне ракете, јонски мотори, итд. Али постоји још један погонски систем који се и даље појављује , и потпуно сам заборавио да напоменем, али то је једна од најбољих идеја које сам чуо у неко време: електрична једра.
Као што вероватно знате, соларно једро дјелује тако што користи фотоне светлости који струју са Сунца. Иако су фотони маси, они имају замах и могу их пренијети када одскоче са рефлектирајуће површине.
Поред светлости, Сунце пуше и стални ток наелектрисаних честица - соларни ветар. Тим инжењера из Финске, предвођен др Пекком Јанхунен, предложио је изградњу електричног једра којим ће се те честице користити за изношење свемирских летелица у Сунчев систем.
Да бисте схватили како ово функционише, мораћу да вам убацим неколико концепата у мозак.
Прво, Сунце. Та смртоносна кугла зрачења на небу. Као што вероватно знате, постоји непрекидан ток наелектрисаних честица, углавном електрона и протона, који у свим правцима премотавају од Сунца.
Астрономи нису сасвим сигурни како, али неки механизам у Сунчевој корони, горњој атмосфери, убрзава ове честице брзином бекства. Њихова брзина варира од 250 до 750 км / с.
Соларни ветар путује даље од Сунца и излази у свемир. Видимо његове ефекте на комете, дајући им карактеристичне репове, а он формира мјехурић око Сунчевог система познатог као хелиосфера. Овде се соларни ветар са Сунца сусреће са колективним соларним ветром других звезда у Млечном путу.
У ствари, НАСА-ин свемирски брод Воиагер недавно је прошао овим крајем и коначно кренуо ка међузвезданом простору.
Соларни ветар ствара директан притисак, попут стварног ветра, али је невероватно слаб, делић светлосног притиска који соларно једро доживљава.
Али соларни ветар садржи ток позитивно набијених протона и електрона, и то је кључ.
Електрично једро функционише тако што намотава невероватно танку жицу, дебљу тек 25 микрона, али дугу 20 километара. Свемирска летјелица опремљена је соларним плочама и електронским пиштољем за покретање свега неколико стотина вата.
Пуцањем електрона у свемир, свемирска летелица одржава високо позитивно наелектрисано стање. Пошто су протони са Сунца такође позитивно наелектрисани, када наиђу на позитивно наелектрисану везиву, они је “виде” огромном препреком у 100 метара преко пута, и упадају у њу.
Упућујући свој замах у привезак и свемирску летјелицу, јони га убрзавају даље од Сунца.
Количина убрзања је веома слаба, али то је стални притисак Сунца и може се сабирати током дугог временског периода. На пример, ако би свемирски брод од 1000 кг имао 100 жица које су се протезале у свим правцима, могао би да добије убрзање од 1 мм у секунди.
У првој секунди путује 1 мм, а затим 2 мм у следећој секунди, итд. Током године, овај свемирски брод могао би да вози 30 км / с. Само за поређење, најбржа свемирска летелица, НАСА-ин Воиагер 1, креће се око 17 км / с. Дакле, много брже, дефинитивно на брзини бекства из Сунчевог система.
Једна од мана ове методе је та што он неће радити у магнетосфери Земље. Дакле, свемирску летјелицу с погоном на једро требало би носити традиционалном ракетом даље од Земље прије него што је успио да одбаци своје једро и крене у дубоки свемир.
Сигуран сам да се питате да ли је ово једносмјерно путовање одмаћи од Сунца, али заправо није. Као и код соларних једара, електрично једро може се окретати. У зависности од које стране једра соларни ветар погађа, или подиже орбиту свемирске летјелице са Сунца.
Ударајте једро с једне стране и подижете му орбиту да путује до вањског Сунчевог система. Али можете ударити и на другу страну и спустити њену орбиту, омогућавајући јој да се спушта до унутрашњег Сунчевог система. То је невероватно свестран погонски систем, а Сунце све ради.
Иако ово звучи као научна фантастика, у раду постоје и одређени тестови. Сателитски прототип Естоније лансиран је још 2013. године, али његов мотор није успео да извуче везу. Фински сателит Аалто-1 лансиран је у јуну 2017. године, а један од његових експеримената је тестирање електричног једра.
Требали бисмо сазнати да ли је техника одржива касније ове године.
Нису само Финци ти који разматрају овај погонски систем. У 2015. години НАСА је објавила да су доделили доктор Пекки Јанхунен и његовом тиму грант за фазу ИИ за иновативне напредне концепте који ће истражити на који начин се ова технологија може употребити за постизање спољног Сунчевог система за мање времена него друге методе.
Хелиопаузни електростатички систем за брзи транзит, или свемирска летјелица ХЕРТС, продужила би 20 ових електричних привеза према средини, формирајући велико кружно електрично једро за хватање соларног вјетра. Лаганим окретањем свемирске летјелице центрифугалне силе ће испружити тетиве у овај кружни облик.
Својим позитивним набојем, сваки привез дјелује попут огромне баријере сунчевом вјетру, даје свемирској летјелици ефективну површину од 600 квадратних километара након што се покрене са Земље. Како се даље удаљава од Земље, ефективно подручје се повећава на 1,200 квадратних километара у тренутку када стигне до Јупитера.
Кад соларно једро почне губити снагу, електрично једро само наставља убрзавати. У ствари, он би наставио убрзавати изван орбите Урана.
Ако технологија успе, мисија ХЕРТС могла би достићи хелиопаузу за само 10 година. Требало је Воиагер-у 35 година да достигне ово растојање, 121 астрономске јединице од Сунца.
Али шта је са управљањем? Ако мењате напон на свакој жици како се свемирска летјелица окреће, могли бисте имати цело једро другачије интеракције са једне или друге стране на соларни ветар. Могли бисте управљати цијелом свемирском летјелицом попут једра на броду.
У септембру 2017. године, тим истраживача Финског метеоролошког завода објавио је прилично радикалну идеју о томе како би могли да користе електрична једра за свеобухватно истраживање астероидног појаса.
Уместо једне свемирске летелице, они су предложили изградњу флоте од 50 засебних сателита од 5 кг. Свако би извукао свој привез дугачак 20 км и ухватио Сунчев сунчев ветар. Током трогодишње мисије, свемирски брод би путовао до појаса астероида и обишао неколико различитих свемирских стијена. Комплетна флота вероватно би могла да истражи 300 засебних објеката.
Свака свемирска летелица била би опремљена малим телескопом са само 40 мм отвором. Ријеч је о величини опсега пјегавости или пола пара двоглед, али било би довољно да се ријеше карактеристике на површини астероида величине чак 100 метара. Такође би имали инфрацрвени спектрометар за одређивање минерала од којих је направљен сваки астероид.
То је сјајан начин да се пронађе астероид од 10 билиона долара направљен од чврсте платине.
Будући да би свемирска летелица била премала да би комуницирала све до Земље, требало би да чува податке на броду и након три године преносе све кад једном прођу поред наше планете.
Планетарни научници с којима сам разговарао обожавају идеју да могу истовремено да прегледају оволико различитих објеката, а идеја електричног једра један је од најефикаснијих метода за то.
Према истраживачима, они би могли да ураде мисију за око 70 милиона долара, сводећи трошкове анализе сваког астероида на око 240.000 долара. То би било јефтино у поређењу са било којом другом методом која је предложена за проучавање астероида.
Истраживање свемира користи традиционалне хемијске ракете, јер су познате и поуздане. Сигурно да имају своје недостатке, али превели су нас кроз Сунчев систем, на милијарде километара удаљене од Земље.
Али у делима постоје и други видови погона, попут електричног једра. У наредним деценијама видећемо све више и више ових идеја које смо тестирали. Погонски систем без горива који може превозити свемирску летјелицу у спољне домете Сунчевог система? Да хвала.
Обавештаваћу вас када буде тестирано више електричних једара.
Подцаст (аудио): Преузимање (Трајање: 10:10 - 9.3МБ)
Претплатите се: Аппле Подцастс | Андроид | РСС
Подцаст (видео): Преузимање (Трајање: 10:10 - 69.3МБ)
Претплатите се: Аппле Подцастс | Андроид | РСС
