Kuvittele aurinkovoimainen purje, joka voisi ajaa avaruusaluksen avaruuden tyhjiön läpi kuin tuuli, joka ajaa purjeet täällä maan päällä. NASA ja muut avaruusjärjestöt suhtautuvat ajatukseen vakavasti ja työskentelevät erilaisten prototyyppitekniikoiden parissa. Edward Montgomory on NASA: n aurinkopurjen teknologian aluepäällikkö. He vain testasivat 20 metrin (66 jalkaa) purjeen Glennin tutkimuskeskuksen Plum Brook -laitoksessa Sanduskyssa, Ohiossa.
Kuuntele haastattelua: NASA testaa aurinkopurjet (3.7 mb)
Tai tilaa Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain - Voitko antaa minulle taustaa aurinkopurjeista yleensä?
Edward Montgomery - Tämä on tekniikka, josta toimistomme on kiinnostunut jo jonkin aikaa, mutta historia juontaa juurensa satoja vuosia Fredrick Sanderille vuosisadan vaihteessa (19.). Viime aikoina olemme havainneet, että edistyminen joillakin tietyillä aloilla on tehnyt siitä jotain, jota meidän on todella tutkittava. Yhdistelmämateriaalit, joita on ilmestynyt parin viime vuoden aikana, kuten urheiluvälineissä, jotka on valmistettu ultrakevyistä sauvoista, ja elokuvatekniikalla, joka liittyy tietyllä tavalla materiaaliteollisuuteen ja esimerkiksi integroitujen piirien kenttiin ja maalin lisäaineet. Nämä kentät ovat mahdollistaneet rakentaa avaruuteen rakenteita, jotka ovat maapallon muotoisia, ja emme ole oikeasti pystyneet tekemään sitä vasta pari vuosikymmentä aikaisemmin (nyt) ja kun kerran voit saada sellaisen massan todella alhaiseksi, niin se ei vie paljon voimaa saadakseen aikaan jonkin verran kiihtyvyyttä ja hyvää työntövoimaa.
Kuinka valo voi tarjota työntövoiman alumiinikalvolle avaruudessa?
Se on erittäin kiehtova ominaisuus, joka valolla on; sillä ei oikeastaan ole massaa, joten se ei voi poistua jostakin, mutta itse asiassa se on vuorovaikutuksessa esteiden kanssa; se antaa sille vauhtia, ja tämän teori Einstein, ja se on osoitettu useissa laboratoriokokeissa.
Mitä tekniikkaa parhaillaan testaat NASAssa?
Otamme yhden tietyn aurinkopurjekonseptin, joka on neliön purje; siinä on 4 puomia, jotka tulevat ulos ja puomien välissä ovat kolmion muotoisia purjeita, ja tämä järjestelmä on suunniteltu kuljettamaan suhteellisen vaatimattoman kokoisia hyötykuormia: Robotitekniikan hyötykuorma. Tarkastelemme useita tehtäviä sisäiseen aurinkokuntaan tutkimaan auringon fysiikkaa ja miten se on vuorovaikutuksessa maan kanssa.
Joten lähettäisit aurinkopurisi positiostamme; maapallon kiertoradalla, lähempänä aurinkoa? Kuulostaa selvästi taaksepäin minulle.
No, purjeen tuottama työntövoima on verrannollinen auringonvalon voimakkuuteen, ja kun siirryt lähemmäksi aurinkoa, tuon työntövoiman vahvuus kasvaa etäisyyden neliönä, kun tulet lähemmäksi, joten se toimii paljon enemmän tehokkaasti lähellä aurinkoa. Tehtävät, jotka on suunniteltu tarkastelemaan ulkoista aurinkokuntaa; melkein kaikki heistä ovat osallistuneet ensin menemään sisäiseen aurinkokuntaan lentäen lähellä aurinkoa, saamaan hyvän vauhdin ja sitten menemään ulos. Mutta tarkastelemamme lähiajan tehtävät ovat operaatioita, jotka leijuvat; he eivät mene todella nopeasti. Maapallon painovoiman ja Auringon painovoiman veton välillä, jota kutsutaan Lagrange-pisteeksi, on tasapainopiste, ja meillä on satelliitteja, jotka sijaitsevat siellä nyt. Se ei vaadi erityistä työntövoimaa, mutta jos haluat istua ja leijua jossain vaiheessa lähemmäksi aurinkoa (päästäksesi) kyseiseen tiettyyn pisteeseen avaruudessa, sinulla on oltava joitain käyttövoimavaroja ja tutkijoidemme on kiinnostunut voimakkaasti kun haluat olla siinä vaiheessa. Voit kuvitella, kuinka se voisi olla hyödyllinen paikka sijoittaa joitain instrumentteja maan ja auringon väliin ymmärtääksesi kuinka tämä fyysinen omaisuus on.
Ok, niin ymmärrän; olisi kuin aurinko olisi fani ja sinulla olisi purjesi ja annat sen ajautua alas aurinkoa kohti siihen pisteeseen, että siitä lähtevän aurinkoenergian voima on täysin tasapainossa pitämään aurinkopurje pisteessä. Se ei menisi pidemmälle tai menisi lähemmäksi.
Oikea. Se on oikein.
Minkälaisia kokeiluja kiinnostaisit tehdä, jos pääset lähelle ja pystyisit aseman pitämään?
Olen propulsioinsinööri, en tutkija; he voivat tehdä paljon paremman työn selittää, mitä tarkalleen ottaen opiskelevat, mutta jotkut instrumentit, jotka he suunnittelevat asettavansa siihen, mittaavat magnetosfäärin, he mittaavat korkean energian hiukkasia kulkiessaan. Erityisen mielenkiintoista on sepelvaltimoiden massan ejektioiden havaitseminen; nämä ovat auringossa tapahtuvia suuria leimahdustapahtumia, jotka saavuttaessaan Maan voivat todella häiritä viestintäämme ja ne todella voivat vahingoittaa ja tuhota herkkiä elektronisia laitteita. Tällainen leimahdus vuonna 1986 aiheutti useita miljoonan dollarin vaurioita pelkästään Pohjois-Amerikassa, joten haluamme pystyä ennustamaan niitä tapahtumia, kun ne tapahtuvat, ja jos meillä on tarpeeksi varoitusaikaa, voimme sammuttaa laitteemme tai tietyissä olosuhteissa, pitää ne loukkaantumisesta, joten on tärkeää tietää, milloin sepelvaltimon massan poisto on tulossa.
Mitä tulevaisuus voisi pitää yllä tällä tekniikalla, kun pystytään tutkimaan ulkoista aurinkokuntaa?
No, se on hyvä asia. Kuten juuri mainitsin, nämä sepelvaltimoiden massan ulosmenot voivat myös olla erittäin haitallisia astronauteillemme, joten NASA odottaa lähitulevaisuudessa palata takaisin Kuuun ja Marsiin, joista on keskusteltu paljon. Meidän on pystyttävä ennustamaan, kun nämä tapahtumat (sepelvaltimoiden poistumiset) tapahtuvat, jotta astronautimme pääsevät turvapaikkamaihin noista tapahtumista, joten meidän on todennäköisesti pidettävä nämä varoitussatelliitit lähellä kuuta ja marsia ja mahdollisesti ympärillä aurinkokunnan varoituksen tekemiseen. (Sen jälkeen) lopulta jatkossa on voimakasta mielenkiintoa halua ymmärtää aurinkokunnan rakennettamme Pluton kiertoradan ulkopuolella, etenkin Heliopause-alueella, nyt Voyager-avaruusalukset ovat juuri saapuneet kyseiselle alueelle; siellä on palannut mielenkiintoisia tuloksia; ja sieltä on paljon, mitä haluaisimme tietää kyseisellä avaruusalueella. Juuri sen ulkopuolella on jotain, jota kutsutaan Oort-pilviksi. Se on oletettavasti avaruusalue, jolla suuri osa näkemistämme komeeista elää suurimman osan elämästään, mutta joskus ne tulevat aurinkoon. Joten on tehtävä vielä melko vähän tiedettä; tarkkailu ja etsiminen auringonsysteemin reunojen ulkopuolella.
Olisiko jotain erilaista aurinkopurjeen rakentamisessa siihen, joka voisi matkustaa ulkoiseen aurinkokuntaan, niin mitä nyt työskentelet?
Sen ei tarvitse olla. Voisit ottaa tekniikan, jota nyt pyrimme, tekemään nämä sepelvaltimoiden massan poistosignaalit, ja voisit lähettää tuon purjehduksen tehtävälle. Ongelmana on, että kesti tai enemmän päästä noihin Oort-pilviin ja ulos Heliopauseen. Jos pystymme rakentamaan purjeen, joka on suuruusluokkaa tai kymmenesosa painosta samalle alueelle; joka suorittaa 10 kertaa paremmin kuin haluat, niin voimme tehdä saman tehtävän puolessa ajasta, joten haluamme todella alkaa harkita tätä tehtävää, haluamme rakentaa korkeamman suorituskyvyn purjeet todella tehdäksesi sen ja tehdäksemme elämämme aikana, jos haluat.
Mikä on nyt testaamasi prototyypin ja tulevaisuudensuunnitelmien eteenpäin suuntautuva aikataulu?
Se on jotain, mitä virastossa tapahtuu paljon opiskelua tällä hetkellä; Erityisesti on olemassa tieteen neuvoa-antava komitea, joka kokoontuu ja määrittelee, mitkä ovat heidän tiedeprioriteettinsa, ja joka asettaa päivämäärän, jona purjeiden on oltava valmiita. Kun se voi olla valmis, hyvin, mitä olemme tehneet viimeisen 3 vuoden aikana ja joka on huipennut nämä testit Plumbrookissa, on tehdä parhaamme maapallolla suunnitella ja käyttää aurinkopurjea simuloidussa avaruusympäristössä. Seuraava askel on mennä avaruuteen ja siitä tulee tärkeä askel. Meillä on todellakin oltava aurinkopurjeen lento ja katsottava, kuinka se toimii avaruudessa: purjeen rakenteeseen kohdistuvat kuormat ovat paljon, paljon vähemmän kuin ne ovat täällä maassa. Painovoima lisää purjeita 4000 kertaa enemmän kuin aurinko aikoo tehdä. Joten aito ympäristö on avaruudessa ja meidän on otettava se (purje) ylös testataksesi sitä. Se on vielä 3-5 vuotta tehdä tällainen asia, ja sitten se on valmis sulautumaan tiedeoperaatioon; 3-5 vuoden nimellinen avaruusmatkan suunnittelu- ja kehitysvaihe. Joten seuraavan vuosikymmenen aikana odotan varmasti näkevän aurinkopurjeen lentävän.
