Що таке сонячне вітрило?

Людство давно використовує властивість вітрила пересувати предмети по воді або суші за допомогою енергії вітру. Як не дивно це може звучати, але в епоху освоєння космосу ми знову повернулися до цього перевіреного засобу. Цього разу замість тканини використовується найтонша дзеркальна поверхня, а роль вітру грає рушійна сила сонячного світла. Перевага застосування такої конструкції - це можливість здійснювати політ без обмежень тимчасовими рамками. Будь-яке паливо, используемо для космічних апаратів, коли-небудь закінчується, а кванти сонячного світла, що посилають імпульс на поверхню тіл, котрі вичерпатися ще кілька мільярдів років.

Що таке сонячне вітрило?


Як це працює?

Ідея створення космічного апарату, що використовує сонячне вітрило, розроблялася радянським вченим, який стояв біля витоків ракетобудування, Фрідріхом Цандером. У 1924 році він написав статтю «Перельоти на інші планети», в якій представив схему конструкції вітрила і принципи його роботи. Цандер побудував свою теорію на дослідах П. Н. Лебедєва, які підтвердили існування тиску світла. Теоретичну основу цього явища обґрунтував Дж. Максвелл в 1873 році, але в ті часи багато вчених поставилися до неї зі скептицизмом. Часткою, що створює такий імпульс, є фотон. Він наділений властивостями електромагнітної хвилі і частинки, не має заряду і є квантом світла. Потік фотонів надає певний тиск на освітлювану поверхню. Для використання на космічних кораблях необхідний вітрило розміром близько кількох квадратних кілометрів.

Тиск, що створюється потоком сонячного світла (фотонами), змусить апарат рухатися в сторону від Сонця, при цьому не буде витрачатися ракетне паливо. За аналогією з морськими вітрилами відбувається маневрування в космосі. Змінюючи кут розташування конструкції, можна коригувати напрямок польоту. Недоліком використання вітрила є відсутність можливості руху до Сонця. При великій відстані від нашої зірки фотонний потік слабшає пропорційно квадрату відстані, а на кордоні системи його сила впаде до 0. Тому щоб забезпечити стабільний потік світла і початковий розгін вітрила, необхідні потужні лазерні установки. На сьогодні розроблені конструкції двох типів: розганяються електромагнітними хвилями і фотонними імпульсами.

З чого виготовляють вітрило?

Для міжпланетних польотів важливим аспектом є вага корабля і кількість ракетного палива. Застосування сонячного вітрила в якості заміни двигуна дозволить значно знизити це навантаження. Матеріал для його виготовлення повинен бути легким і міцним, мати високу відбивну здатність. Додавання металевих ребер підвищує безпеку використання, адже полотно піддається ударам метеоритів.

Щільність поверхні матеріалу з композитного волокна не перевищує 1 г / м3, а його товщина - кілька мікрон. З існуючих варіантів найперспективнішими вважаються каптон і Мілар - найтонші полімерні плівки з алюмінієвим покриттям. Розробка нових нанотехнологій відкриває дивовижні перспективи у виробництві сонячних вітрил, їх можна створювати перфорованими і практично невагомими, а це означає підвищення ефективності використання.

перші випробування

В рамках російського проекту «Прапор-2», створеного для експериментів зі світловідбивачами, в 1993 році був вперше розгорнуто сонячне вітрило. Розмір конструкції з тонкої плівки з відбиваючим покриттям склав 20 метрів. Японськими вченими була створена модель сонячного вітрила, що складається з чотирьох пелюсток, в якості матеріалу використовувалася надтонка поліамідна плівка в 7,5 мкм. Конструкція була встановлена ​​на супутник IKAROS, який ракета-носій вивела на орбіту 21 травня 2010 року. Випробування сонячного вітрила почалися з його розкриття, полотно в 200 кв. м було успішно розправляючись. Другий етап місії, що складається в регулюванні швидкості і напряму, також був здійснений.

За підтримки Планетарного суспільства США НВО ім. Лавочкіна розробило і створило конструкцію сонячного вітрила, що складається з 8 пелюсток. Його поверхня покривав шар алюмінію, а міцність забезпечувало армування. Запуск апарату здійснювався ракетою «Хвиля», яка через технічний збій звалилася в море. Подальші роботи над проектом поки зупинені.

Перспективи використання сонячного вітрила

У 2014 році NASA запустило в космос свій сонячне вітрило з каптона - термостійкого пластика, що витримує коливання температури від +400 до -273 градусів Цельсія. Цей матеріал був розроблений хімічною компанією DuPont. Рекордний за розміром проект, найбільший з усіх створених на даний момент, має площу 1200 м2. Його назвали Sunjammer. Він повинен з`ясувати практичну ефективність використання сонячного вітрила при міжпланетних польотах. Передбачається видалення від Землі на 3 млн. Км за рахунок дії потоку фотонів. Апарат, що штовхається сонячним вітром, направляється до першої точки Лагранжа.

У найближчих планах вчених - оснащення сонячними вітрилами апаратів, що спостерігають за активністю нашої зірки. Вони зможуть вчасно попереджати землян про виникаючі спалахи і катаклізмах на Сонце. Створений в Росії консорціум «Космічна регата», який планував участь в конкурсі конгресу США по виведенню на орбіту кораблів з сонячними вітрилами, успішно працює в галузі використання сонячних відбивачів для освітлення районів видобутку газу.
Поділися в соціальних мережах:

Схожі
Кадр в темряві: тварини, що уникають сонячного світлаКадр в темряві: тварини, що уникають сонячного світла
синдром вампірасиндром вампіра
Що таке сонячний колектор і як він працюєЩо таке сонячний колектор і як він працює
Нелюдська потужність: скільки ми проживемо без води, повітря і сонцяНелюдська потужність: скільки ми проживемо без води, повітря і сонця
Супутник тричі «зловив» сонячне затемненняСупутник тричі «зловив» сонячне затемнення
Фотограф використовує своє голе тіло для створення фантастичних світівФотограф використовує своє голе тіло для створення фантастичних світів
Nasa збирається випробувати 40-кілометровий електричний вітрилоNasa збирається випробувати 40-кілометровий електричний вітрило
16 пізнавальних і неймовірних фактів про сонце16 пізнавальних і неймовірних фактів про сонце
Субмарини і есмінці під вітриламиСубмарини і есмінці під вітрилами
Як працює вітрилоЯк працює вітрило
» » Що таке сонячне вітрило?
© 2017 heduanotal.ru