Anije kozmike diellore. Në velat eterike: varkë me vela hapësinore

Në mbrëmjen e 20 majit, sateliti i parë privat në një vela diellore, LightSail-1, u nis me sukses nga kozmodromi Cape Canaveral. Ai u zhvillua dhe u ndërtua me para nga Shoqëria Planetare jofitimprurëse e Shteteve të Bashkuara, e cila bashkon entuziastët e eksplorimit të thellë të hapësirës. Për sondat që udhëtojnë në planetë të tjerë, një vela diellore mund të jetë një zëvendësim ideal për një motor rakete konvencionale. Por deri më tani, pothuajse të gjitha përpjekjet për të zbatuar "teknologjinë lundruese" kanë hasur në dështime teknike fatkeqe.

Fakti që drita mund të ushtrojë presion mbi një objekt u tregua për herë të parë nga James Maxwell në 1873. Presioni lind sepse fotonet, edhe pse nuk kanë masë pushimi, kanë ende vrull. Kur përplasen me objekte, ata e transferojnë këtë impuls tek ata - që është baza e funksionimit të velit diellor.

Paraqitje artistike e udhëtimit në velat diellore. Ilustrim: gazeta "Five Corners" (Murmansk, Rusi)

Për një kohë të gjatë, ky efekt ishte i vështirë për t'u zbuluar në eksperiment të drejtpërdrejtë. Ekziston një eksperiment klasik në të cilin drita shkakton rrotullimin e petaleve të montuara në një shufër të lehtë. Por rrotullimi i vërejtur në këtë rast nuk është një manifestim i presionit të lehtë, por vetëm rezultat i ngrohjes së ajrit (dhe shfaqjes së rrjedhave konvektive) pranë petaleve. Për herë të parë, Pyotr Nikolaevich Lebedev arriti të masë presionin "real" të dritës në 1899. Ai përdori një enë të evakuuar në të cilën vendosi të varura në fije argjendi peshore përdredhjeje. Përveç kësaj, shkencëtari ndriçoi në mënyrë alternative anët e ndryshme petalet e luspave për të shmangur ngrohjen e pabarabartë të tyre, gjë që mund të çojë gjithashtu në shtrembërim të rezultateve eksperimentale.

Vlera e matur doli të jetë shumë e vogël dhe, natyrisht, e varur nga intensiteti i dritës. Për shembull, presioni i dritës së diellit pranë orbita e tokësështë vetëm 4,54 mikronjuton për metër katror - kjo është 22 miliardë herë më pak se normalja presioni atmosferik(e cila, natyrisht, nuk ekziston në hapësirën e jashtme). Është e rëndësishme të theksohet se kjo vlerë është e vlefshme për situatën kur të gjitha kuantet e rrezatimit absorbohen. Nëse drita bie në një sipërfaqe reflektuese ideale, forca e presionit do të dyfishohet dhe do të arrijë 9,08 mikroneutona për metër katror.

Në Tokë, sasi të tilla janë të padukshme, por në kushtet e mungesës së peshës dhe distancave kozmike ato rezultojnë të jenë shumë domethënëse. Për shembull, edhe një satelit i zakonshëm që fluturon nga Toka në Mars zhvendoset nën ndikimin e presionit të dritës në distanca të rendit disa mijëra kilometra. Një pajisje që përdor një vela diellore - një film me një zonë shumë të madhe - nuk ka nevojë sasi të mëdha karburanti për të fituar shpejtësi, që do të thotë se ka më pak masë. Nga ana tjetër, presioni ulet ndërsa largohet nga Dielli. Për shembull, afër orbitës së Marsit bëhet 2.25 herë më i vogël. Por, pavarësisht kësaj, një satelit "me energji diellore" mund të arrijë shpejtësi deri në një të dhjetën e shpejtësisë së dritës me një madhësi të mjaftueshme vela.

Ideja për të udhëtuar në një vela diellore u shfaq në faqe histori fantastike ende në fundi i XIX shekulli - shenja e parë ishte libri i dramaturgut francez Georges Le Fort dhe inxhinierit të talentuar Henri de Graffiny "Aventurat e pazakonta të një shkencëtari rus" (1889). Në të, heronjtë fluturuan në Venus duke përdorur një pasqyrë të madhe parabolike që reflektonte dritën e Diellit.

Ju lutem, do të flas më qartë. Drita nuk është gjë tjetër veçse një dridhje e eterit. Pra? E mrekullueshme. Tani supozoni se sasi të konsiderueshme dridhje të tilla reflektohen me ndihmën e një pasqyre të madhe, drejtpërdrejt drejt Venusit, çfarë do të ndodhë atëherë? Sigurisht, valë të lehta shpejtësi e tmerrshme do të nxitojë nëpër hapësirë ​​dhe do të arrijë në Venus. Banorët e Hënës e përdorin këtë për të transmetuar tingujt e zërit të tyre, dhe ne e përdorim atë për të transportuar veten.

I pari që propozoi një dizajn të vërtetë për një mjet me vela diellore ishte inxhinier sovjetik Friedrich Arturovich Zander. Në vitin 1924, ai i paraqiti Komitetit të Shpikjeve një aplikim për një aeroplan hapësinor të bazuar në aeroplan - pajisja do të ngrihej nëpër shtresat e dendura të atmosferës, fillimisht duke përdorur një motor me presion të lartë, pastaj, në një mjedis më të rrallë, duke përdorur një motor rakete të lëngët që përdorte "pjesë të panevojshme" si lëndë djegëse. Si rezultat, një pajisje relativisht e vogël me krahë u hodh në orbitë, e shtyrë nga një vela diellore dhe e aftë për t'u kthyer në Tokë. Megjithatë, Komiteti e konsideroi projektin shumë fantastik, kështu që projekti mbeti projekt.


Foto: Muzeu Kombëtar i Ajrit dhe Hapësirës/Institucioni Smithsonian

Echo-1 dhe një ekip inxhinierësh të NASA-s. Foto: NASA

Foto: NASA

Në terma praktikë, presioni diellor hyri në historinë e astronautikës në lidhje me historinë e rënies së aparatit Echo-1. Ishte një cilindër pasqyre me diametër rreth 60 metra, i mbushur me gaz acetaldehid. Në vitin 1960, kur Echo 1 u lëshua në orbitë, inxhinierët e NASA-s e përdorën atë për të pasqyruar në mënyrë pasive sinjalet e radios dhe për të krijuar një lidhje ndërkontinentale televizioni dhe radio komunikimi. Sidoqoftë, pajisja nuk mund të zgjaste kohën e parashikuar në orbitë - pikërisht për shkak të presionit të erës diellore, të cilën inxhinierët nuk e morën parasysh. Për shkak të tij, si dhe nën ndikimin e luhatjeve të densitetit në shtresat e sipërme të atmosferës së Tokës, sateliti gradualisht ngadalësoi dhe uli lartësinë e tij, gjë që çoi në shkatërrimin e tij tetë vjet pas lëshimit.

Ishte e mundur të frenohej forca e presionit diellor tashmë në 1974, me lëshimin e aparatit Mariner 10. Edhe pse në vetvete nuk ishte projektuar drejtpërdrejt për "navigacion të lehtë", panelet e tij diellore, të vendosura nga inxhinierët në një kënd të caktuar ndaj Diellit, vepronin si një vela. Kjo është bërë për të korrigjuar pozicionin e pajisjes në hapësirë ​​në momentin kur gazi i shuntimit tashmë kishte marrë fund. Ky ishte shembulli i parë i përdorimit të presionit të lehtë për të kontrolluar një anije kozmike.

Një vela e vendosur si pjesë e eksperimentit Znamya-2

Për herë të parë, një vela e vërtetë diellore u shfaq në hapësirë ​​si pjesë e projektit rus Znamya-2. Në përgjithësi, qëllimi i tij nuk ishte fare një fluturim drejt planetëve të largët, por, çuditërisht, krijimi i një burimi artificial të dritës, ndoshta më i pazakonshmi nga ata që kanë ekzistuar deri më sot. Në rast zbatim të suksesshëm Projekti, do të ishte e mundur të ndriçohen vendet e fatkeqësive drejtpërdrejt nga hapësira, si dhe qytetet kryesore gjatë natës polare – të paktën këto janë idetë që frymëzuan autorët e projektit. Në 1993, si pjesë e eksperimentit Znamya-2, u bë e mundur vendosja e një vela diellore të instaluar në anijen kozmike Progress M-15. Diametri i pasqyrës ishte 20 metra, dhe intensiteti i dritës së reflektuar prej saj ishte i krahasueshëm me dritën e Hënës së plotë (për shkak të reve nuk ishte e mundur të vëzhgohej). Hapi tjetër ishte të ishte një reflektor dukshëm më i madh Znamya-2.5. Ai ishte në gjendje të krijonte një "pikë me diell" shtatë kilometra në sipërfaqe, brenda së cilës shkëlqimi ishte 5-10 Hëna të plota. Fatkeqësisht, ne kurrë nuk do ta dimë se si mund të duket nga Toka - kur shpaloset, filmi i metalizuar u kap në antenë dhe nuk u hap. Projekti i ndriçimit të hapësirës u mbyll.

Në vitin 1999, OJF-ja Lavochkin pranoi një urdhër nga Shoqëria Planetare e SHBA për të projektuar varkën me vela diellore Cosmos-1. Ai duhej të përdorte një film pasqyre prej 30 metrash të përbërë nga tetë segmente të veçanta për përshpejtimin. Si material për vela, inxhinierët përdorën polietileni tereftalat të veshur me një shtresë të hollë alumini (që përdoret, veçanërisht, në shishe plastike). Sipërfaqja e përgjithshme e lundrimit ishte më shumë se 600 metra katrorë. Nëndetësja bërthamore Borisoglebsk u zgjodh si platforma e lëshimit, sateliti u transportua nga mjeti lëshues Volna, i krijuar në bazë të raketës luftarake RSM-50.

The Planetary Society është një organizatë private jofitimprurëse që zbaton projekte të ndryshme në fushën e astronomisë dhe eksplorimit të hapësirës. Ajo u themelua në vitin 1980 nga Carl Sagan, Louis Friedman dhe Bruce Murray. Një projekt i tillë ishte studimi i mundësisë së mbijetesës së mikroorganizmave në hapësirë. Pjesa e parë e tij u realizua gjatë fluturimit të fundit të Endeavour në 2011, dhe pjesa e fundit u përfshi në programin Phobos-Grunt, por nuk u zhvillua për shkak të rënies së tij. Që nga viti 2010 pozicion drejtor i përgjithshëm Organizata është e pushtuar nga Bill Nye.


Louis Friedman, themeluesi i Shoqërisë Planetare, shqyrton aparatin Cosmos-1, të montuar nga OJF-ja Lavochkin

Foto: Shoqata Lavochkin / The Planetary Society

Lëshimi i parë i aparatit të provës (me dy petale vela) u bë në vitin 2001, por ai dështoi. Për një vit, inxhinierët u përpoqën të përcaktonin se cili ishte problemi me raketën. Nisja tjetër, me një satelit të përfunduar, ishte planifikuar për në qershor 2005. Fatkeqësisht, dështoi gjithashtu: pas 83 sekondash fluturimi, faza e parë papritmas pushoi së punuari, si rezultat i së cilës raketa nuk fitoi shpejtësinë e kërkuar. Sateliti u mbyt në oqean.



Imazhi: JAXA

Problemet me pajisjet e lëshimit penguan zhvillimin e velave diellore në Shtetet e Bashkuara. Pra, në vitin 2008, SpaceX duhej të lëshonte në orbitë pajisjen NanoSail-D duke përdorur raketën Falcon 1. Vela e saj ishte prej polimeri të metalizuar dhe kishte një sipërfaqe prej rreth 10 metra katrorë. Fatkeqësisht, edhe kjo përpjekje dështoi: gjatë nisjes së Falcon, faza e parë nuk u nda.

Pajisja IKAROS, fotografitë janë realizuar nga një aparat fotografik i ndarë prej tij. Fotot: JAXA

Fotot: JAXA

Eksperimenti i parë vërtet i suksesshëm me një vela diellore ishte lëshimi i satelitit japonez IKAROS. Në vitin 2004, japonezët arritën të vendosin dy vela të vogla eksperimentale me shtresë të hollë në një lartësi prej 122 dhe 169 kilometrash. Dhe më 21 maj 2010, vetë IKAROS doli në orbitë nga Qendra Hapësinore Tanegashima në bordin e mjetit lëshues HII-A. Si një sipërfaqe reflektuese, ajo përdor një film poliimid katror (Kapton, i prodhuar nga DuPont), i përbërë nga katër fragmente trapezoidale. Trashësia e velit është vetëm 7.5 mikron, por gjithashtu përmban panele diellore me film të hollë të krijuar për të gjeneruar energji elektrike. Si rezultat i rrotullimit të aparatit, peshat në të cilat është ngjitur filmi shtrihen me forcë centrifugale dhe në këtë mënyrë hapin vela në një shesh me një anë prej 14 metrash. Vetë procesi i hapjes zgjati 7 ditë, pas së cilës IKAROS u nis për në Venus.

Interesante, inxhinierët arritën të ndërtojnë në pajisje aftësinë për të filmuar veten nga ana. Për ta bërë këtë, pajisja në një moment të caktuar nxori cilindrin me kamerën në të. Ajo arriti të bënte një sërë fotografish, të cilat i transmetoi përsëri në satelitë. Nuk kishte asnjë dispozitë për kthimin e kamerës. Më 8 dhjetor, sateliti fluturoi 80 mijë kilometra larg Venusit dhe mori imazhet e tij. Herën e fundit që sinjalet nga sateliti janë marrë më 22 maj 2014, që nga ajo kohë ka qenë në gjendje letargji për shkak të mungesës së energjisë.


Foto: Wikimedia Commons

Pas IKAROS, biznes me velat diellore NASA filloi të përmirësohej gjithashtu. Vetëm gjashtë muaj pas lëshimit të satelitit japonez, më 19 nëntor 2010, raketa Minotaur-4 lëshoi ​​satelitin eksperimental FASTSAT në një orbitë në një lartësi prej 653 kilometrash. Një dublikatë e projektit të mëparshëm, pajisja NanoSail-D2 luajti rolin e ngarkesës për FASTSAT. Ai duhej të ndahej prej tij menjëherë pas hyrjes në orbitë, por kjo nuk ndodhi as në nëntor dhe as në dhjetor. Vetëm më 19 janar 2011 operatorët morën një sinjal se mekanizmi i ndarjes së pajisjes ishte aktivizuar. Tre ditë më vonë, NanoSail-D2 hapi vela - ndryshe nga sateliti japonez, vetë procesi i shpalosjes së filmit zgjati vetëm disa sekonda. Është kryer duke përdorur shirita metalikë që dalin nga aparati si një shirit matës.

"NanoSail-D2" kishte një shumë sipërfaqe të madhe sipërfaqe reflektuese, kështu që gjatë 8 muajve që kaloi në orbitë, ajo u vëzhgua vazhdimisht nga Toka si një pikë e ndritshme që lëviz nëpër qiellin e natës. Po kështu, falë reflektimit të dritës nga panelet diellore, ne kemi mundësinë të vëzhgojmë fluturimet e satelitëve Iridium dhe ISS. Shkëlqimi i këtyre objekteve në qiellin me yje ndonjëherë krahasohet me planetët më të ndritshëm dhe madje i tejkalon ato.


Sateliti NanoSail-D2 fluturoi mbi Rautalampi, Finlandë

Foto: Vesa Vauhkonen

Baza e "NanoSail-D2" është nanosateliti CubeSat. Ky është një modul nga i cili, si një grup ndërtimi, mund të montoni pajisje të mëdha. Për shembull, në në këtë rast, u përdorën tre CubeSat, të kombinuara në një pajisje të vetme, duke përfshirë mekanizmat për hapjen e velave, transmetimin e sinjaleve radio në Tokë dhe gjithashtu panele diellore.

Lëshimi tjetër supozohej të ishte sateliti Sunjammer, një pajisje e quajtur sipas historisë me të njëjtin emër të Arthur C. Clarke, kushtuar garave me vela diellore. Nisja ishte planifikuar për në janar të këtij viti, por për shkak të mungesës së besimit në raketën Falcon 9, ende nuk është realizuar. Sunjammer ka vela më të madhe të ndërtuar ndonjëherë deri më sot. Sipërfaqja e tij është mbi 1200 metra katrorë, ndërsa masa e satelitit nuk i kalon 32 kilogramë. Pajisja është bërë në formën e një katrori me një anë prej 38 metrash dhe përbëhet nga një film i metalizuar Kapton (të mos ngatërrohet me najlon) me trashësi 5 mikron.


Vela diellore 20 metra e gjerë, e zhvilluar nga NASA

Vela diellore (e quajtur edhe vela e lehtë ose vela fotonike) - një pajisje që përdor presionin e dritës së diellit ose një lazer në një sipërfaqe pasqyre për ta vënë atë në lëvizje.

Është e nevojshme të bëhet dallimi midis koncepteve të "dritës së diellit" (rrjedhja e fotoneve, që është ajo që përdoret nga vela diellore) dhe (rrjedha grimcat elementare dhe jonet, e cila përdoret për të fluturuar në një vela elektrike - një lloj tjetër vela hapësinore).

Ideja e fluturimit në hapësirë ​​duke përdorur një vela diellore lindi në vitet 1920 në Rusi dhe i përket një prej pionierëve të shkencës së raketave, Friedrich Zander, i cili u nis nga fakti se grimcat e dritës së diellit - fotonet - kanë vrull dhe e transferojnë atë në çdo sipërfaqe e ndriçuar, duke krijuar presion. Presioni i dritës së diellit u mat për herë të parë nga fizikani rus Pyotr Lebedev në vitin 1900.

Presioni i dritës së diellit është jashtëzakonisht i ulët (në orbitën e Tokës - rreth 9·10 -6 N/m 2) dhe zvogëlohet në proporcion me katrorin e distancës nga. Megjithatë, një vela diellore mund të funksionojë për një periudhë pothuajse të pakufizuar kohore dhe nuk kërkon fare karburant, kështu që përdorimi i tij mund të jetë tërheqës në disa raste. Megjithatë, deri më sot, asnjë anije kozmike nuk ka përdorur një vela diellore si motorin e saj kryesor.

Lundrimi diellor në projektet e anijeve yllore

"Sistemi elektrostatik i transitit të shpejtë heliopauzë" HERTS E-Sail NASA

Vela diellore është versioni më premtues dhe më realist i një anijeje star deri më sot.

Avantazhi i një varke me vela diellore është mungesa e karburantit në bord, gjë që lejon një ngarkesë më të madhe krahasuar me një anije kozmike me lëvizje avionësh. Megjithatë, koncepti i velave diellore kërkon një vela që është e lehtë në peshë dhe në të njëjtën kohë e madhe në sipërfaqe.

Disavantazhi i një varke me vela diellore është varësia e përshpejtimit nga distanca me Diellin: sa më larg nga Dielli, aq më i ulët është presioni i dritës së diellit dhe si rrjedhim aq më i ulët është nxitimi i velave, dhe përtej presionit të dritës së diellit dhe, në përputhje me rrethanat, efikasiteti i velit diellor do t'i afrohet zeros. Presioni i dritës nga Dielli është mjaft i ulët, prandaj, për të rritur nxitimin, ka projekte për përshpejtimin e një varke me vela diellore me instalime lazer nga stacionet gjeneruese jashtë. Megjithatë, këto projekte përballen me problemin e drejtimit të saktë të lazerëve në distanca ultra të gjata dhe krijimit të gjeneratorëve lazer me fuqi të përshtatshme.

Jeffrey Landis propozoi përdorimin e një lazeri për të transferuar energjinë nga një stacion bazë në një sondë ndëryjore të shtyrë me jon, e cila do të siguronte një avantazh ndaj një vela të pastër hapësinore (ky projekt aktualisht nuk është i realizueshëm për shkak të kufizimeve teknike).

Regatë hapësinore

Në vitin 1989, komisioni i përvjetorit të Kongresit Amerikan shpalli një konkurs për nder të 500 vjetorit të zbulimit të Amerikës. Ideja e tij ishte të niste në orbitë disa anije me vela diellore, të zhvilluara në vende të ndryshme dhe të zhvillonte një garë me vela. E gjithë rruga ishte planifikuar të përfundonte për 500 ditë. Shtetet e Bashkuara, Kanadaja, Britania e Madhe, Italia, Kina, Japonia dhe Bashkimi Sovjetik paraqitën aplikimet e tyre për pjesëmarrje në konkurs. Lëshimi ishte menduar të bëhej në vitin 1992.

Aplikantët për pjesëmarrje filluan të braktisnin pothuajse menjëherë, duke u përballur me një sërë problemesh teknike dhe ekonomike. Kalbje Bashkimi Sovjetik, megjithatë, nuk çoi në ndërprerjen e punës në projekt vendas, e cila, sipas zhvilluesve, kishte çdo shans për të fituar. Por regata u anulua për shkak të vështirësive financiare të komisionit të përvjetorit (dhe ndoshta për një sërë arsyesh). Shfaqja madhështore nuk u zhvillua. Sidoqoftë, një vela diellore e prodhuar nga Rusia u krijua (e vetmja nga të gjitha) së bashku nga NPO Energia dhe DKBA, dhe mori çmimin e parë të konkursit.

Anije kozmike duke përdorur një vela diellore

Shkencëtarët sovjetikë shpikën një skemë për stabilizimin gravitacional të rrezatimit të një anije kozmike, bazuar në përdorimin e një vela diellore.

Vendosja e parë e një vela diellore në hapësirë ​​u krye në Rusi më 24 shkurt 1993 si pjesë e projektit Znamya-2.

Më 21 maj 2010, Agjencia Hapësinore Japoneze (JAXA) nisi anijen kozmike IKAROS me një vela diellore dhe një aparat kërkimi meteorologjik. “IKAROS” është i pajisur me membranën më të hollë me përmasa 14 me 14 metra. Me ndihmën e tij, është planifikuar të studiohen veçoritë e lëvizjes së automjeteve duke përdorur rrezet e diellit. 16 milionë dollarë janë shpenzuar për krijimin e pajisjes, vëren agjencia. Vendosja e velave diellore filloi më 3 qershor 2010 dhe përfundoi me sukses më 10 qershor. Bazuar në pamjet e transmetuara nga bordi IKAROS, mund të konkludojmë se të gjitha 200 metra katrorë pëlhurë ultra të hollë u zgjeruan me sukses dhe panelet diellore me film të hollë filluan të gjenerojnë energji.




Një vela diellore elektrike, e zhvilluar dy vjet më parë në Institutin Meteorologjik Finlandez, po kalon shpejt nga shpikja në zbatimin praktik. Lëvizja elektrike me vela mund të ketë një ndikim të madh në eksplorimin e hapësirës dhe udhëtimin në të gjithë sistemin diellor.

Një vela elektrike e mundësuar nga era diellore, e shpikur nga Dr Pekka Janhunen, mund të çojë në një revolucion në udhëtimin në hapësirë. Vela përdor...

Shërbimi i shtypit i NASA-s raportoi se një nanosatelit unik i pajisur me një vela diellore u lëshua me sukses në orbitën e Tokës.

Për të zbatuar projektin, u lançua një pajisje miniaturë FASTSAT. I fshehur brenda tij është sistemi P-POD, me ndihmën e të cilit u hodh në hapësirë ​​një satelit edhe më kompakt NanoSail-D. Për herë të parë në histori, një pajisje e tillë u dërgua në orbitë nga një satelit më i madh sesa një raketë.

Agjencia Japoneze e Hapësirës (JAXA) ka në plan të lëshojë një satelit në hapësirë ​​më 18 maj 2010, të shtyrë nga një vela diellore.

Pajisja u emërua Ikaros (shkurt për Kite-craft Interplanetary Accelerated by Radiation of the Sun - një mjet lundrues ndërplanetar i shtyrë nga rrezatimi diellor).

Emri i satelitit është gjithashtu një emër pak i shtrembëruar i heroit të miteve antike Icarus (në anglisht shkruhet Icarus), i cili, duke mbajtur krahët e bërë nga babai i tij, u përpoq ...

Anija me vela eksperimentale japoneze "Icarus" për gjashtë muajt e fundit Falë velit të saj, “duke punuar” për shkak të presionit të dritës së diellit, fitoi 100 metra shtesë në sekondë, ose 360 ​​kilometra në orë, raporton agjencia hapësinore japoneze JAXA. Pajisja u lançua në 21 maj 2010, njëkohësisht me sondën kërkimore Akatsuki, dhe të dy shkuan në Venus. Në fillim të verës, Icarus filloi të lëshohej dhe të shpaloste vela: një membranë katrore 14 metra...

Lëshimi i një mjeti lëshues japonez që mbante një satelit me një vela diellore, të shtyrë nga era diellore dhe një pajisje për studimin e Venusit, është shtyrë për 21 maj.

Nisja e mjetit lëshues H-IIA fillimisht ishte planifikuar të bëhej në datën 18, por u anulua për shkak të motit të keq në vendin e nisjes Tanegashima. Koha e re e nisjes është 21 maj, ora 01:58 me orën e Moskës.

Aparati për studimin e Venusit quhej "Akatsuki" (përkthyer nga japonezja kjo fjalë ...

Një grup anijesh kozmike është teorikisht i aftë të detyrojë një asteroid të ndryshojë drejtimin e lëvizjes, duke e bllokuar atë nga Dielli, sipas ekspertëve nga Qendra Kombëtare Franceze për Kërkimet Hapësinore (CNES). Ideja e tyre, e cila përfshin lëshimin e pajisjeve që funksionojnë mbi parimin e një "vela diellore" drejt asteroidit Apophis, u njoftua në një simpozium të mbajtur në Kolegjin e Teknologjisë në Nju Jork.

Asteroidi Apophis u zbulua në vitin 2004. Sipas astronomëve, në vitin 2029 duhet të kalojë...

Eklipsi diellor është një fenomen i rrallë që konsiderohet negativ në astrologji. Këto ditë ka dukshëm më shumë kufizime dhe paralajmërime se zakonisht.

Hëna e Re, e cila e shoqëron gjithmonë këtë ngjarje, do të ndodhë edhe në shenjën e Gaforres, e cila do të shtojë problemet. Kjo ditë është edhe e premtja e 13-të, e cila gjithashtu nuk na premton mirë. Kështu, pothuajse nuk do të ketë aspekte pozitive të eklipsit të ardhshëm, por do të ketë rreziqe...

Eklipset diellore dhe hënore luajnë një rol të rëndësishëm në parashikimet astrologjike. Ditët e eklipsit shpesh shënohen në kronikat historike ngjarje që ndryshuan rrjedhën e historisë. 2019 do të fillojë me një eklips diellor. Astrologët do t'ju tregojnë se si ta kaloni këtë ditë dhe të mos hasni në telashe.

Viti 2019, nga këndvështrimi i astrologëve, do të jetë i pasur me ngjarje dhe nuk do t'ju duhet të prisni gjatë për to. Për shembull, më 1 janar fillon ylli i Quadrantids, kulmi i të cilit do të ndodhë në datën 4, dhe më 6 Janar...

Lindja e velave diellore

Kur lindi ideja e Star Sail, vela e anijeve kozmike? Ndoshta kur u ndërtua anija e parë me vela, ose një varkë e vogël me vela të vogël?

Dihet me siguri nga historia e shkencës se vela diellore si e tillë u shpik nga një shkencëtar tjetër rus - Friedrich Arturovich Zander(1887 - 1933). Ai së pari ekzaminoi disa modele të kësaj pajisjeje, më e përshtatshme prej të cilave u përshkrua në detaje prej tij në 1924 në një version të pabotuar të artikullit "Fluturime drejt planetëve të tjerë".

Vela diellore, sipas planit të shkencëtarit, supozohej të kishte një sipërfaqe prej 1 kilometër katror me një trashësi ekrani 0,01 milimetra dhe një masë prej 300 kilogramësh. Vela duhej të kishte një bosht qendror dhe një grup të caktuar elementësh fuqie që mbështesnin formën e saj. Zander vuri në dukje se trashësia e ekranit mund të jetë edhe më e vogël, pasi Edison arriti të prodhojë fletë nikeli 0,001 milimetra të trasha dhe 3200 metra katrorë në madhësi.

Shkencëtari gjithashtu u përpoq të zhvillonte teorinë bazë të lëvizjes së anijes kozmike nën një vela diellore. Ai e konsideroi të përshtatshme për të drejtuar një rrymë drite të mbledhur nga një vela e dytë e vendosur në një distancë të ndërmjetme në vela diellore të një anije kozmike. stacioni ndërplanetar. Kjo ide e jehonës së tij oferta moderne mbi përdorimin e erës rrezatuese artificiale (lazer) për të përshpejtuar një anije kozmike, duke siguruar presion dukshëm më të madh në sipërfaqe sesa rrezet diellore.

Lazeri mund të shtyjë një vela diellore në distanca të mëdha.

Zander ndihmoi gjithashtu në krijimin e raketës së parë sovjetike me lëndë djegëse të lëngshme (ajo u testua në 1933 menjëherë pas vdekjes së tij), krijoi projekte për një raketë lundrimi dhe filloi idenë e rritjes së bimëve në bordin e një anije kozmike për të siguruar oksigjen dhe ushqim për astronautët. Një krater në Hënë është emëruar pas Zanderit dhe Akademia Letoneze e Shkencave ka vendosur një çmim vjetor (në fizikë dhe matematikë) me emrin e këtij shkencëtari të shquar.

Vela diellore - rruga drejt yjeve

Karakteristikat e velave diellore

Disa burime e quajnë një vela diellore "dritë" - më shpesh kjo ndodh në rastet kur propozohet të përdoret jo Dielli, por, për shembull, një lazer si një burim drite.

Parimi i funksionimit të kësaj pajisjeje është tepër i thjeshtë - anija hapësinore vendos një kanavacë të madhe - një vela, e cila ose reflekton ose thith (po shqyrtohen edhe opsionet me vela të zezë) fotone të dritës.
17 Kb

Në orbitën e Tokës (1 njësi astronomike e distancës nga Dielli), një vela me një masë prej 0,8 g/m2 përjeton afërsisht të njëjtën forcë të dritës së diellit.

Presioni është në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës nga Dielli. Vini re se vela mund të jetë shumë më e rëndë - dhe prapë do të mbetet pak a shumë funksionale, megjithëse nuk do të jetë në gjendje të shpaloset në mënyrë të pavarur nën ndikimin e erës diellore (do të duhet të vendoset mekanikisht).

Avantazhi kryesor dhe më i rëndësishëm i metodës së "lundrimit" të lëvizjes në hapësirën e jashtme është mungesë e plotë kostot e karburantit. Nuk ka ende alternativa për raketat moderne kimike në hapësirën afër Tokës - ato janë relativisht të lira dhe të afta për të lëshuar qindra tonë ngarkesë në orbitë.

Megjithatë, kur bëhet fjalë për udhëtimin ndërplanetar, përfitimet e raketave kimike marrin fund. Ata thjesht nuk janë në gjendje t'i sigurojnë anijes përshpejtim të vazhdueshëm (dhe, për rrjedhojë, t'i sigurojnë asaj sa më shumë që të jetë e mundur shpejtësi të lartë) - në fund të fundit, në fakt, mbi 90% e masës së tyre konsumohet me shpejtësi karburant.

Sipas vlerësimeve më konservatore, një udhëtim në Mars do të kërkojë 900 tonë karburant - dhe kjo pavarësisht nga fakti se masa e ngarkesës do të jetë rreth 10 herë më pak. Ata gjithashtu thonë për raketat se "karburanti mbart vetë". Në pamje të parë, lundrimi hapësinor është shumë i ngadaltë. Po, me të vërtetë, fazat fillestare të përshpejtimit të saj do t'i ngjajnë një gare breshkash. Megjithatë, nuk duhet të harrojmë se nxitimi vepron vazhdimisht (për një vela që peshon 0,8 g/m2 nxitimi fillestar

do të jetë e barabartë me 1.2 mm/s2). Në kushte pa ajër, kjo do të lejojë që njeriu të arrijë shpejtësi të mëdha në një kohë shumë të shkurtër. Teorikisht, një anije me vela hapësinore është e aftë të arrijë shpejtësi prej 100,000 km/s dhe madje edhe më të larta. Nëse një sondë e tillë lëshohet në hapësirë ​​në vitin 2010, atëherë (në kushte ideale

) në vitin 2018 do të arrijë Voyager 1, të cilit iu deshën 41 vjet për këtë udhëtim. Aktualisht, Voyager 1 (i lëshuar në 1997) është 12 orë dritë larg nesh dhe është anija kozmike më e largët nga Toka. Fatkeqësisht, diskutimi i perspektivave për përdorimin e një vela diellore në hapësirë ​​nuk prek një çështje shumë të rëndësishme - si do të ngadalësohet anija me shpejtësi kaq gjigante? Për ekspeditat ndëryjore ka një përgjigje - përmes përdorimit të një vela diellore të vendosur në anën e kundërt

Teorikisht, një anije me një vela hapësinore është e aftë të arrijë shpejtësi prej 100,000 km/s dhe madje edhe më të larta. Nëse një sondë e tillë lëshohet në hapësirë ​​në vitin 2010, atëherë (në kushte ideale) në vitin 2018 do të arrijë Voyager 1, të cilit iu deshën 41 vjet për këtë udhëtim. Aktualisht, Voyager 1 (i lëshuar në 1997) është 12 orë dritë larg nesh dhe është anija kozmike më e largët nga Toka.

Lënda dhe forma e velit diellor

Materiali nga i cili janë bërë velat diellore duhet të jetë sa më i lehtë dhe i qëndrueshëm. Aktualisht, filmat polimer më premtues janë Milar dhe Kapton (5 mikronë të trasha), të aluminizuar (shtresa metalike më e hollë prej 100 nanometrash) nga njëra anë, gjë që u jep atyre një reflektim deri në 90%.

Kjo ka vështirësitë e veta. Mylar është shumë i lirë dhe i disponueshëm (filma pak më të trashë janë në treg), por është i papërshtatshëm për përdorim afatgjatë në hapësirë, pasi shkatërrohet kur ekspozohet ndaj rrezatimit ultravjollcë.

Kapton është më i qëndrueshëm, por trashësia minimale e një filmi të tillë është 8 mikron, dhe kjo zvogëlon performancën e një vela të tillë.

Për fluturimet ndëryjore, një anije me vela hapësinore duhet të fitojë shpejtësi të jashtëzakonshme. Për ta bërë këtë, shkencëtarët propozojnë fillimin e udhëtimit jo nga orbita e Tokës, por nga një vend më afër Diellit (për shembull, nga orbita e Mërkurit). Kjo do të rrisë ndjeshëm efikasitetin e velave diellore, por do të kërkojë materiale më të qëndrueshme dhe rezistente ndaj nxehtësisë. Sipas llogaritjeve të NASA-s (SHBA), me një nisje të tillë, “varka me vela” hapësinore do të arrijë në Alpha Centauri në 32 vjet.

Aktualisht, shkencëtarët shpresojnë në zhvillimin e nanoteknologjisë - me ndihmën e tyre do të jetë e mundur të krijohet vela diellore më e lehtë dhe më efikase nga nanotubat e karbonit. Forma (dizajni) e velave ka pothuajse vlerë më të lartë

sesa materiali nga i cili janë bërë. Vela diellore më e thjeshtë dhe më e besueshme (por më e rëndë, dhe për këtë arsye jo shumë e shpejtë) ka një strukturë kornizë. Mbi të gjitha, ajo i ngjan një qifti - një kornizë e lehtë në formë kryqi është baza mbështetëse për katër vela trekëndore, të lidhura mirë me të. Forma e kornizës mund të jetë e ndryshme - madje edhe e rrumbullakët. Avantazhi i dukshëm i këtij dizajni është se velat janë të fiksuara mirë - ato nuk do të jenë në gjendje të përkulen dhe janë të lehta për t'u kontrolluar (kthehuni poshtë kënde të ndryshme

.

në dritë).

Vela me kornizë diellore.

Ka modele vela që nuk kanë një kornizë - e ashtuquajtura "strukturë rrotulluese". Këto modele janë bërë në formën e shiritave të bashkangjitur në anijen kozmike. Siç sugjeron emri, hapja e velave të këtij lloji sigurohet nga rrotullimi i anijes rreth boshtit të saj. Forcat centrifugale (një peshë e vogël është ngjitur në skajet e rripave) i tërheqin ato në drejtime të ndryshme, duke bërë të mundur që të bëhen pa një kornizë të rëndë. Teorikisht, ky dizajn siguron një shpejtësi më të lartë lëvizjeje në hapësirë ​​sesa një strukturë kornizë për shkak të peshës së saj të ulët.


Modeli i një vela diellore rrotulluese.

Këto janë opsionet kryesore për strukturën e një vela diellore. Ofrohen edhe modele të tjera, për shembull, kanavacë që notojnë lirshëm në hapësirë ​​dhe ngjiten në anije duke përdorur kabllo. Ky është një lloj versioni "garues" i velave - me të gjitha avantazhet e shpejtësisë, ato janë jo të besueshme dhe të vështira për t'u kontrolluar.


Kanavacë lundruese e lirë e një vela hapësinore (vizatim nga faqja e internetit e NASA-s).

Një tjetër opsion (edhe pse disa studiues janë të prirur ta vendosin atë në një klasë të veçantë automjetesh të së ardhmes) është i ashtuquajturi "Vela plazma"

Velat plazma do të jenë një model miniaturë i fushës magnetike të Tokës. Ashtu si fusha jonë magnetike përkulet nën presionin e erës diellore, fusha magnetike (15-20 kilometra në diametër) që rrethon anijen kozmike do të tërhiqet nën presionin e grimcave të ngarkuara.

Shpikjet

Më 9 gusht të vitit të kaluar, Instituti Japonez i Astronautikës (ISAS) nisi dhe vendosi dy vela diellore të plota në orbita të ulëta (122 dhe 169 km).

Por vendi dielli në rritje nuk ishte i pari që testoi velat diellore. Palma (me disa rezerva) përsëri i përket Rusisë - 4 Shkurt 1993, u krye eksperimenti "Znamya-2".” me vendosjen e një strukture filmi të hollë 20 metra përmes përdorimit të forcat centrifugale në bordin e anijes Progress M-15 u ankorua stacioni orbital"Bota".

Pse është me rezerva ky kampionat? Fakti është se objektivi kryesor i eksperimentit nuk ishte të testonte cilësitë tërheqëse të kësaj kanavacë, por të ndriçonte zonën sipërfaqen e tokës drita e reflektuar - një tjetër mjaft funksion real velat diellore.

Një nisje grupore e satelitëve Kosmotrans AKS-1 dhe AKS-2 ishte planifikuar për këtë pranverë (data e parashikuar është këtë muaj). Secila prej tyre peshon rreth dy kilogramë (enë 30x30x40 cm) dhe mban një vela diellore në madhësinë e një fushë tenisi (trashësia - 2 mikrometra).

Sensorët e veshur me ar do të montohen në sipërfaqen e filmit, duke regjistruar dinamikën e shpërndarjes së ngarkesës mbi zonën e lundrimit mbi zonat e Tokës të prirur ndaj tërmeteve.

Përtej testimit cilësia e udhëtimit varkat me vela hapësinore, është planifikuar të kryhet një sërë eksperimentesh mbi ndjeshmërinë ultra të ndjeshme të sipërfaqes së tokës (parashikimi i tërmeteve) dhe ndriçimi i saj me një pikë drite në diametër pesë kilometra. Satelitët do të hidhen në një orbitë prej 800 kilometrash dhe do të mund të qëndrojnë atje për disa shekuj.

Vizatimi i një vela diellore që supozohej të nisej në vitet 1970 për t'u takuar me kometën Harley.

Modeli i velave diellore

Modeli në miniaturë (1 metër katror) i një vela diellore të bërë nga mylar.

NASA ka zgjedhur tre zhvillime që me siguri do të përfundojnë në hapësirë

Administrata Kombëtare e Aeronautikës dhe Hapësirës ka identifikuar të ashtuquajturat Misione Demonstruese të Teknologjisë, të cilat përfshijnë transformimin e komunikimeve hapësinore, navigimin në hapësirë ​​të thellë dhe shtytje në hapësirë.

U zgjodhën projektet e mëposhtme: sistem komunikimi hapësinor me lazer, orë atomike dhe vela diellore.

NASA vendosi të investojë në këto teknologji revolucionare sepse, siç beson agjencia, ato mund të bëhen baza e programeve hapësinore të ardhshme, dhe gjithashtu, çuditërisht, të ulin kostot.

Shkenca dhe teknologjia / Hapësira / Astronautika dhe eksplorimi i hapësirës /

Ora atomike dhe sateliti Iridium (ilustrimi i NASA-s).

Demonstrimi i stafetës së komunikimeve me laser është një projekt i David Israel i Qendrës së Fluturimit Hapësinor të NASA Goddard. Teknologjitë optike ata premtojnë të "trashojnë" kanalin e komunikimit me anijen kozmike me 100 herë në krahasim me atë që është sot.

"Ora atomike e hapësirës së thellë" - ideja e Todd Eli nga Kalifornia Instituti i Teknologjisë, gjithashtu i lidhur me Laboratorin e Propulsionit Jet të NASA-s. Si pjesë e këtij projekti, orët miniaturë të joneve të merkurit do të krijohen dhe dërgohen në hapësirë ​​në një nga satelitët Iridium, i cili duhet të jetë 10 herë më i saktë se sistemet aktuale.

"Përtej dhomës së Plum Brook" është emri i dhënë për zhvillimin dhe demonstrimin e një vela diellore, e cila po kryhet nga Nathan Barnes nga L"Garde Corporation. Plum Brook është një stacion fushor i Qendrës Kërkimore të NASA-s John Glenn. ku ndodhet dhoma më e madhe e simulimit të vakumit në botë kushtet hapësinore. Atje, në veçanti, testohen anijet e ardhshme kozmike, komponentët dhe materialet. Pra, sipërfaqja e velës së re diellore, siç u premtua, do të jetë shtatë herë më e madhe se zhvillimet aktuale. Së paku, ai mund të përdoret si një sensor orbital shumë i saktë i erës diellore, si dhe një koleksionist i mbeturinave hapësinore.

Dy projektet e fundit do të jenë gati për fluturim brenda tre vjet. Krijuesit e komunikimit lazer kërkuan të katër. Investimi total është 175 milionë dollarë. Fonde shtesë do të ofrohet nga partnerë të interesuar për zhvillim.

***
Shpikur një anije e lehtë ndërplanetare

Një profesor i Universitetit të Los Anxhelosit ka shpikur një model të një anijeje ultra të shpejtë për udhëtime ndërplanetare, e cila, si një vela diellore, shtyhet nga drita. Ndryshe nga "vela", anije e re nuk reflekton dritën, por e kthen atë në energji elektrike duke përdorur një panel diellor gjigant, i cili më pas transferon energjinë te motorët jonikë. Kjo bëhet e ditur nga EurekAlert.

Është propozuar që bateria të bëhet fleksibël në mënyrë që të mund të vendoset në hapësirë. Një "membranë elektrike" me një sipërfaqe prej disa mijëra metrash katrorë do të bëjë të mundur arritjen e Plutonit në më pak se një vit, duke u përshpejtuar me shpejtësi qindra mijëra kilometra në orë. Punonjës i NASA-s

, i cili komentoi këtë punë, vuri në dukje se një shpikje e tillë mund të jetë gjithashtu e dobishme për ekspeditat ndëryjore, kur burimi i dritës është i disponueshëm vetëm në fillim të udhëtimit. Deri më tani, materialet e nevojshme për të bërë një "membranë" nuk janë shpikur, por shkencëtarët shpresojnë për zhvillimin e shpejtë të nanoteknologjisë.

(foto lart)
Pajisjet moderne që dërgohen në periferi të sistemit diellor përdorin karburant bërthamor dhe lëvizin dukshëm më ngadalë. Kështu, sonda New Horizons e NASA-s, e nisur në janar dhe e pajisur me një motor plutoniumi, do të arrijë në afërsi të Plutonit vetëm pas nëntë vjetësh.
Megjithatë, deri më tani, asnjë nisje e një vela diellore (ose strukturave të ngjashme) nuk ka qenë e suksesshme. Qershorin e kaluar, një raketë ruse që mbante një varkë me vela private u mbyt, ashtu siç u mbyt gjatë përpjekjes së parë për të vënë mjetin në orbitë në 2001. Nga ana tjetër, dihet se kozmonautët arritën të vendosin "velat" pa asnjë ngarkesë pranë stacionit Mir dhe anijes.

Anija kozmike japoneze IKAROS
drejtoi me sukses velin diellore dhe
përgatitja për fluturimin ndërplanetar


Sipas të dhënave të marra nga përfaqësuesit agjenci hapësinore Japonia JAXA, ka përfunduar me sukses operacioni për vendosjen e velit të parë diellor të anijes kozmike IKAROS (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun) në hapësirë. Por, megjithatë, vendosja e vela nuk është ende suksesi i të gjithë misionit. Anija kozmike IKAROS duhet të fillojë të lëvizë nën ndikimin e erës diellore, udhëheqësit e misionit presin që ndikimi i erës diellore në lëvizjen e pajisjes të mund të regjistrohet jo më herët se disa javë. Vetëm pas kësaj pike do të bëhet e qartë nëse vela diellore funksionon.

Vela e anijes është bërë nga filmi polimer më i hollë, 0,00076 cm, i mbuluar me një shtresë të hollë panelesh diellore. Kur fotonet e dritës godasin vela, ato përthithen ose reflektohen, duke i dhënë asaj shtesë impulsi i forcës, e cila përshpejton anijen kozmike. Fotonet janë grimca shumë të vogla dhe momenti i tyre është shumë i vogël, por duke pasur parasysh numrin e tyre të madh, mund të shpresojmë se me kalimin e kohës anija kozmike do të grumbullojë shpejtësi të mjaftueshme për të fluturuar.

Për shkak se kjo anije kozmike është e shtyrë nga dielli, ajo nuk kërkon një motor ose burim tjetër energjie, duke i bërë automjete të tilla një kandidat kryesor për udhëtimin hapësinor ndëryjor. Meqenëse vela diellore është bateri diellore, atëherë energjia elektrike shtesë e marrë mund të grumbullohet dhe përdoret për shtytje në ato momente kur era diellore thjesht mungon.

Sigurisht, asnjë nga sa më sipër nuk do të funksionojë nëse vela diellore nuk vendoset siç duhet. Specialistët e JAXA ishin në gjendje të siguronin vendosjen e saktë të velit duke e rrotulluar anijen kozmike rreth boshtit të saj mjaft shpejt, pas së cilës vela u shpalos nën ndikimin e forcave centrifugale.

Tek yjet në majë të rrezes

D Dr. Robert L. Përpara Simpozium mbi Komunikimet Ndëryjore dhe Udhëtimin.
Filadelfia, Pensilvani.

X edhe pse është e mundur të përdoret shkrirja termonukleare Dhe antimateries për vendosje të ngadaltëudhëtime drejt më së shumti afër yjeve, mund të ndodhë që një raketë të mos jetë mjeti më i mirë për fluturimin ndëryjor. Të gjitha raketat përbëhen nga një ngarkesë, një rezervë e masës reaktive, një burim energjie, një motor, një pajisje shtytëse dhe një strukturë që lidh të gjitha këto. Por ekziston një klasë e tërë anijesh kozmike që nuk duhet të mbajnë në bord asnjë burim energjie, masë avionësh apo edhe një motor dhe përbëhet vetëm nga një ngarkesë dhe shtytje. Këto anije kozmike përshpejtohen nga energjia e rrezatimit nga një burim i jashtëm. Shumë punime janë botuar duke propozuar ide të ndryshme për zbatimin e një disku të tillë. Tre prej tyre dua të diskutoj këtu. E para është një sondë e drejtuar nga topa të shkrepur ose pika të materies. Grimcat e vogla të pluhurit të materies përshpejtohen në sistemin diellor dhe dërgohen në sondën ndëryjore, ku kapen dhe i japin impulsin e tyre anijes. Ne do të shikojmë gjithashtu idenë e përdorimit të një maseri për të përshpejtuar sontën, e cila në thelb është një rrjet i madh. Kjo është një vela me sondë e bërë nga rrjetë teli me mikroqarqe në nyjet e saj. Vela rrjetë vendoset në rrjedhë rrezatimi me mikrovalë dhe shpejt përshpejtohet me të. Përshpejtimi i lartë lejon që një vela e tillë të arrijë shpejtësi të krahasueshme me shpejtësinë e dritës përpara se thjerrëza të mos mund të përqendrojë më energjinë e rrezatimit në të. Me mbërritjen e një anijeje të tillë në një sistem yjor të huaj, një transmetues afër Tokës përsëri dërgon energjinë e mikrovalës drejt sondës. Duke përdorur telat e rrjetit si antena, çipat e mbledhin këtë energji për të fuqizuar sensorët optikë dhe qarqet e tyre logjike për të grumbulluar informacion shkencor dhe imazhin e objekteve të largëta. sistemi planetar. Imazhi që rezulton dërgohet përsëri në Tokë. T Skema e tretë e lëvizjes është një vela drite e përshpejtuar me lazer. Këtu, një vela e madhe e materialit reflektues shtyhet drejt yjeve nga presioni i dritës së krijuar nga një bateri e madhe lazerësh e vendosur në orbitë afër Diellit. Një vela e tillë e lehtë do të arrinte shpejtësi relativiste në pak vite. Me të mbërritur në objektiv, pjesa e velit në qendër ndahet nga ajo kryesore dhe orientohet në mënyrë që të jetë përballë velit të madh unazor i cili vazhdon të fluturojë përpara. Një rreze lazer e dërguar nga sistemi diellor reflektohet nga vela e madhe unazore, e cila tani vepron si një pasqyrë reflektuese dhe godet pjesën e pasme të velit të vogël. Rrezja e reflektuar kështu nga Sistemi Diellor ngadalëson lundrimin e vogël dhe siguron hyrjen në orbitën e yllit të destinacionit.

Pasi ekipi ka eksploruar këtë sistem yjor për disa vite, një vela tjetër unazore, e cila e kthen ekspeditën mbrapa, ndahet nga vela frenuese. Rrezja e lazerit nga sistemi diellor kësaj radhe reflektohet sërish nga kjo vela unazore, duke përshpejtuar velin e kthimit, edhe më të vogël në drejtim të shtëpisë. Meqenëse këtë herë vela po fluturon drejt sistemit diellor, rrezja e drejtuar në të gjatë afrimit do të ngadalësojë ekspeditën e kthimit.

Vlerësimi i Teknologjisë së Raketave Nuk ka nevojë të përdoret saktësisht parimi i raketës për të ndërtuar një anije ndëryjore. Nëse përdorim konceptin e një rakete klasike, zbulojmë se çdo pajisje e tillë përbëhet nga një ngarkesë, karburant (masa reaktive), një burim energjie, një motor që i jep energji karburantit (masa reaktive), shtytje, d.m.th. pajisje që konverton momentin e masës reaktive në impulsin e anijes dhe strukturën që lidh të gjitha. Një raketë klasike kimike kombinon një masë reaktive dhe një burim energjie në karburantin kimik. Por meqenëse çdo raketë duhet të mbajë masën e hedhur së bashku me gjithçka tjetër, aftësitë e përshpejtimit të një anijeje të tillë janë dukshëm të kufizuara. Për misionet që kanë shpejtësi terminale v më e madhe se shpejtësia e shkarkimit u , furnizimi i kërkuar i karburantit (masa e nxjerrë) rritet si një eksponencial i raportit.
v/u Mund të gjeni një lloj tjetër? automjeti , i cili nuk përdor parimin e raketës (d.m.th., nuk mban të gjithë masën e avionit në bord) dhe kështu shmang masë e karburantit, e pashmangshme në rastin e një rakete klasike. Disa nga këto ide janë kandidatë të shkëlqyer për rolin e një anijeje ideale ndëryjore. Për shembull, sistemi Bussard me rrjedhje të drejtpërdrejtë (Ramjet ndëryjor Bussard). Një sistem i rrjedhës së drejtpërdrejtë ndëryjore nuk mbart asnjë rezervë të masës reaktive apo edhe të energjisë, sepse përdor një kolektor të veçantë për të mbledhur atomet e hidrogjenit që janë të disponueshëm në "zbrazëtinë" e hapësirës. Atomet e grumbulluara të hidrogjenit përdoren si lëndë djegëse shkrirjeje në motor, ku energjia e shkrirjes përdoret për të përshpejtuar produktet e reaksionit (zakonisht atomet e heliumit) që sigurojnë shtytje për udhëtim. Fatkeqësisht, askush nuk e di ende se si të ndërtojë një reaktor të shkrirjes së protonit të zhveshur dhe si të krijojë një kolektor për mbledhjen e hidrogjenit (i cili duhet të jetë shumë i madh në diametër dhe shumë i lehtë në masë).

Shtytja e energjisë së rrezatimit

DHE Ekziston një klasë e tërë anijesh të tjera kozmike që nuk duhet të mbajnë me vete asnjë burim energjie, një rezervë të masës reaktive, apo edhe ndonjë motor. Ato përbëhen vetëm nga një ngarkesë, një pajisje shtytëse dhe, natyrisht, një strukturë që i lidh të gjitha. Këto janë anije të drejtuara nga energjia e rrezatimit nga një burim i jashtëm. Në një skemë të tillë, të gjitha pjesët e rënda (rezerva e masës reaktive, burimi i energjisë dhe motori) mbeten në shtëpi në sistemin diellor. Këtu, rreth Diellit, ka gjithmonë një furnizim të pakufizuar të karburantit gjithmonë të disponueshëm dhe një burim të fuqishëm energjie (drita e tepërt e zakonshme e diellit). Një motor i lënë në shtëpi mund të mirëmbahet, riparohet dhe madje të përmirësohet ndërsa misioni përparon.

Shumë ide për ngasje të tilla rrezatimi janë botuar në literaturë. Tre do të diskutohen këtu. Të gjitha këto versione të disqeve mund të ndërtohen nga ekstrapolimi i arsyeshëm i teknologjisë ekzistuese sot. E para është një makinë e bazuar në një rreze materie (grimca të shkrepura të materies), e dyta është një rrjetë vela me mikrovalë, e treta është një vela me lazer.

Koncepti i "sondës së lëndës së përshpejtuar nga rrezet" është se grimcat e vogla të materies (topa ose grimca pluhuri) përshpejtohen nga një përshpejtues në sistemin diellor dhe drejtohen me kujdes në një sondë ndëryjore, ku ato kapen dhe transferojnë momentin e tyre në anije kozmike. Duke përdorur sasi të vogla materiali, kufizimet themelore të valëve elektromagnetike mund të kapërcehen lehtësisht ndërsa distanca nga objektivi rritet. Prandaj, duket shumë më e arsyeshme të përdoret një rreze grimcash sesa një rreze fotonesh për të transmetuar momentin në distanca të gjata. Topat e grimcave mund të lëshohen nga një përshpejtues linear shumë i gjatë dhe i fuqishëm. Duhet të instalohet në sistemin diellor dhe të përdorë ose energji diellore ose energji bërthamore për të përshpejtuar grimcat.
Rrjedha e grimcave duhet të synohet me shumë kujdes menjëherë pas nisjes dhe mund të duhet të ri-kolimohet disa herë të tjera gjatë fluturimit. Rrezja e materies përfundimisht duhet të kapet dhe të reflektohet nga një sondë ndëryjore, e cila do të marrë një impuls përshpejtues prej tyre.
Saktësia absolute e synimit të lëshuesit, e cila duket e rëndësishme në shikim të parë, nuk është në fakt një problem serioz. Sonda mund të zbulojë pozicionin e një rryme grimcash që fluturojnë drejt saj dhe të korrigjojë vetë pozicionin e saj, duke mbetur gjithmonë në qendër të saj. Një numër stacionesh që korrigjojnë formën dhe drejtimin e rrezes mund të vendosen larg nga përshpejtuesi në drejtim të lëvizjes së rrjedhës së grimcave. Për shembull, çdo stacion i tillë i njëpasnjëshëm mund të vendoset tre herë më larg se ai i mëparshmi dhe të prodhojë një të tretën e rregullimit (kolimacionit) të shpejtësisë dhe formës së rrjedhës.
Akordimi i trashë me rreze mund të bëhet nga një fushë elektromagnetike ose statike, ndërsa akordimi i imët mund të bëhet nga presioni i dritës lazer, rrjedha e plazmës ose rrjedha e grimcave neutrale.
Një metodë për kapjen e grimcave me shpejtësi të lartë në bordin e një anijeje përshpejtuese është avullimi i topave të ngurta neutrale që vijnë me një puls fotonesh ose grimcash, duke i kthyer ato në plazmë. Pas kësaj, plazma e ngarkuar mund të reflektohet fushë magnetike e ngjashme me atë që pasqyron plazmën në "grykën magnetike" ("prizën magnetike" ose pasqyrën) në motorët pulsues të raketave termonukleare. Dimensionet e pasqyrës magnetike duhet të merren në bazë që të paktën rrezja e kthesës së jonit të protonit që afrohet do të jetë 3 metra me shpejtësinë e grimcave fluturuese 0.1 C dhe forca e fushës magnetike 10 Tesla.
Duke e zhvilluar më tej këtë koncept, ne mund të supozojmë një ndryshim të tillë në përbërjen dhe shpejtësinë e topave të grimcave në mënyrë që ato përfaqësojnë karburantin termonuklear që i afrohet sondës me një shpejtësi relativisht të ulët, kështu që ato nuk reflektohen, por kapen dhe përdoren në motorin termonuklear. për nxitimin dhe ngadalësimin.
Frenimi në objektiv mund të zbatohet gjithashtu duke përdorur këtë qark lëvizës. Nga anija kryesore ndahet një mburojë pa pilot, nga e cila grimcat e lëndës rrezohen dhe fluturojnë deri në anijen kryesore nga ana e objektivit, duke i siguruar asaj përshpejtimin e frenimit.
Ndoshta një ditë një "autostradë ndëryjore" do të funksionojë diku? Pastaj rrjedha e grimcave do të nisë nga dy anët, gjë që do të sigurojë një lëvizje relativisht të thjeshtë dhe të përshtatshme të dyanshme përgjatë saj.

Starwisp ("Star Haze") - një sondë rrjeti e përshpejtuar nga maseri

Starwisp ("Star Haze") është një sondë fluturuese ndëryjore ultra e lehtë dhe me shpejtësi të lartë (një sondë robotike që eksploron një objektiv pa frenim, duke fluturuar përtej tij) e përshpejtuar nga një rrymë rrezatimi mikrovalor. Baza e dizajnit: një vela në formën e një rrjetë teli të hollë, në nyjet e së cilës ndodhen mikroqarqet. Vela rrjetë përshpejtohet me nxitim të madh nga një rreze e fuqishme mikrovale, e cila fokusohet në sipërfaqen e saj nga një segment i madh. lente e sheshtë, i përbërë nga unaza koncentrike në të cilat unaza alternative të mbushura me një rrjetë metalike me unaza të hapësirës boshe (shih Fig. 1). Ky konfigurim unaze do të vepronte si një lente e thjeshtë por efektive për rrezen e mikrovalës.
Gjatësia e mikrovalëve është shumë më e madhe se qelizat në rrjetën Starwisp, kështu që vela e hapur është po aq e padepërtueshme ndaj rrezatimit të mikrovalës sa një fletë e trashë metali. Kur mikrovalët godasin rrjetën e telit, ato reflektohen përsëri në drejtim të kundërt. Si rezultat, impulsi i mikrovalëve të reflektuara transferohet në vela me rrjetë. Madhësia e impulsit është e vogël, por nëse vela është e lehtë dhe fuqia e rrezes së mikrovalës është e mjaftueshme, nxitimi që rezulton i anijes mund të jetë shumë herë më i madh se nxitimi rënia e lirë në Tokë (g). Përshpejtimi i lartë i sondës në rrezen e mikrovalës lejon Star Haze të arrijë shpejtësinë afër dritës ndërkohë që është ende afër thjerrëzës së fokusimit - brenda Sistemit Diellor.
Përpara se sonda të arrijë në objektiv, transmetuesi i mikrovalës pranë Tokës ndizet përsëri dhe fjalë për fjalë përmbyt sistemin e yjeve të synuar me një rrymë energjie mikrovalore. sasi të mjaftueshme energji për sensorët e tyre optikë dhe qarqet logjike për të parë dhe formuar një imazh të planetëve në sistem. Drejtimi nga i cili vijnë mikrovalët perceptohet fjalë për fjalë në çdo qelizë të rrjetit dhe ky informacion i drejtimit përdoret nga mikroqarqet e anijes për të përdorur qelizat, këtë herë si antena mikrovalë, duke emetuar një sinjal përsëri në Tokë që përmban të dhëna për foton e zbuluar. nga sonda.

më shumë detaje http://go2starss.narod.ru/pub/E001_FBPPS.html

Vela me dritë lazer

Një nga metodat më të mira për të udhëtuar drejt yjeve do të ishte përdorimi i një vela të madhe të materialit reflektues, i përshpejtuar nga presioni i një rrezeje të krijuar nga një bateri e madhe lazerësh e vendosur në orbitë të ulët pranë Diellit. . Me një teknologji të tillë, ne mund të ndërtonim anije kozmike që jo vetëm që mund të transportonin një ekip të madh njerëzish me një shpejtësi të mirë drejt yjeve më të afërt, por gjithashtu mund të ngadalësonin ekspeditën në objektivin e eksplorimit dhe më pas ta kthenin ekipin përsëri në Tokë. Ne mund të bënim një fluturim të tillë brenda një jete njerëzore.
Në një sistem lundrimi me dritë lazer, drita nga një lazer me fuqi të lartë reflektohet nga një vela e madhe pasqyre që rrethon ngarkesën. Vela e lehtë është bërë nga filmi më i hollë i aluminit i qepur me një strukturë të hollë dhe të qëndrueshme të qepjeve të fuqisë (montazh), mbi të cilën ngarkesa, nga ana tjetër, është e pezulluar. Presioni i lehtë i dritës lazer shtyn vela dhe ngarkesën duke krijuar shtytjen e nevojshme.
Një anije me vela me dritë lazer është pothuajse aq larg nga koncepti i raketës sa mund të merrni. Një anije kozmike e tillë përbëhet vetëm nga një ngarkesë dhe një vela, e cila është njëkohësisht shtytëse dhe struktura mbështetëse e anijes. Motori i anijes sonë është një lazer (bateria e tyre), burimi i energjisë është Dielli dhe karburanti (masa reaktive) është vetë drita lazer.
Vela që do të përdorë feneri është një zhvillim i një versioni të velave diellore që është projektuar nga Laboratori Propulsion reaktiv NASA (Jet Propulsion Laboratory) për të takuar kometën e Halley dhe për të fluturuar shpejt në rripin e asteroideve. Lazerët e nevojshëm për overclocking do të ishin një version më i fuqishëm i baterive të lazerit me fuqi të lartë që aktualisht po hulumtohen me ethe nën programin Strategic Defense Initiative nga Departamenti i Armatimeve (i quajtur SDI në BRSS dhe SDI Space Defense Initiative në SHBA). përafërsisht. korsi). Është shumë e rëndësishme të kuptojmë se nuk kemi nevojë për ndonjë zbulim të madh shkencor për të ndërtuar një anije kozmike të tillë. bazë parimet fizike lazer, një lente fokusimi dhe një vela - ne tashmë i dimë të gjitha këto. Gjithçka që kërkohet për të ndërtuar një anije me vela me lazer, realisht dhe në metal, është shumë punë projektimi (dhe shumë para).

Një vela diellore është një dizajn i krijuar për të zëvendësuar standardin motorët e raketave në rrugën tonë drejt yjeve të largët.

Njerëzimi ka përdorur prej kohësh aftësinë e velave për të lëvizur objekte nëpër ujë ose tokë duke përdorur energjinë e erës. Sado e çuditshme të tingëllojë, por në epokën e eksplorimit të hapësirës, ​​ne i jemi rikthyer sërish këtij mjeti të provuar. Këtë herë, në vend të pëlhurës, më e mira sipërfaqe pasqyre, dhe roli i erës luan forca lëvizëse rrezet e diellit.

Avantazhi i përdorimit të këtij dizajni është aftësia për të fluturuar pa kufizime kohore. Çdo lëndë djegëse e përdorur për anijen kozmike do të mbarojë përfundimisht dhe kuantet e dritës së diellit që dërgojnë impulse në sipërfaqen e trupave nuk do të mbarojnë për disa miliarda vjet.

Si funksionon kjo?

Ideja e krijimit të një anije kozmike duke përdorur një vela diellore u zhvillua nga shkencëtari sovjetik i cili qëndronte në origjinën e shkencës së raketave, Friedrich Zander. Në vitin 1924, ai shkroi artikullin "Fluturime drejt planetëve të tjerë", në të cilin ai paraqiti një diagram të dizajnit të velit dhe parimeve të funksionimit të tij. Zander e bazoi teorinë e tij në eksperimentet e P. N. Lebedev, i cili konfirmoi ekzistencën e presionit të lehtë. Baza teorike Ky fenomen u vërtetua nga J. Maxwell në 1873, por në atë kohë shumë shkencëtarë e trajtuan atë me skepticizëm. Grimca që krijon një impuls të tillë është një foton. Ai është i pajisur me vetitë e valës dhe grimcave elektromagnetike, nuk ka ngarkesë dhe është një kuant drite. Rrjedha e fotonit ushtron një presion të caktuar në sipërfaqen e ndriçuar. Për përdorim në anijen kozmike, kërkohet një vela me përmasa rreth disa kilometra katrorë.

Presioni i krijuar nga rrjedha e dritës së diellit (fotonet) do ta detyrojë pajisjen të largohet nga Dielli, pa konsumuar karburant raketash. Për analogji me velat e detit, ndodh manovrimi në hapësirë. Duke ndryshuar këndin e strukturës, mund të rregulloni drejtimin e fluturimit. Disavantazhi i përdorimit të një vela është mungesa e aftësisë për të lëvizur drejt Diellit. Në një distancë të madhe nga ylli ynë, fluksi i fotonit dobësohet në përpjesëtim me katrorin e distancës dhe në kufirin e sistemit forca e tij bie në 0. Prandaj, për të siguruar një fluks të qëndrueshëm drite dhe përshpejtimin fillestar të velit. , i fuqishëm sistemet lazer. Sot, janë zhvilluar dy lloje modelesh: ato të përshpejtuara nga valët elektromagnetike dhe impulset fotonike.

Nga se përbëhet një vela?

Për fluturimet ndërplanetare aspekt i rëndësishëmështë pesha e anijes dhe sasia e karburantit të raketës. Përdorimi i një vela diellore si zëvendësim për një motor do të reduktojë ndjeshëm këtë ngarkesë. Materiali për prodhimin e tij duhet të jetë i lehtë dhe i qëndrueshëm dhe të ketë reflektim të lartë. Shtimi i brinjëve metalike rrit sigurinë e përdorimit, sepse kanavacja është e ekspozuar ndaj ndikimeve të meteorit.

Dendësia e sipërfaqes së materialit fibër të përbërë nuk kalon 1 g/m3, dhe trashësia e tij është disa mikronë. Nga opsionet ekzistuese, më premtueset janë Kapton dhe Mylar - filmat më të hollë polimer të veshur me alumin. Zhvillimi i nanoteknologjive të reja hap perspektiva të mahnitshme për prodhimin e velave diellore, ato mund të bëhen të shpuara dhe praktikisht pa peshë, që do të thotë rritje e efikasitetit.

Testet e para

Si pjesë e projektit rus Znamya-2, i krijuar për të eksperimentuar me reflektorët, një vela diellore u vendos për herë të parë në 1993. Madhësia e strukturës së bërë nga një film i hollë me një shtresë reflektuese ishte 20 metra. Shkencëtarët japonezë krijuan një model të një vela diellore të përbërë nga katër petale. Dizajni u instalua në satelitin IKAROS, të cilin mjeti lëshues e lëshoi ​​në orbitë më 21 maj 2010. Testet e velave diellore filluan me vendosjen e saj, një kanavacë prej 200 metrash katrorë. m u drejtua me sukses. U krye edhe faza e dytë e misionit, e cila konsistonte në kontrollin e shpejtësisë dhe drejtimit.

Me mbështetjen e US Planetary Society OJF. Lavochkina zhvilloi dhe krijoi një model velina diellore të përbërë nga 8 petale. Sipërfaqja e saj ishte e mbuluar me një shtresë alumini dhe forca e saj sigurohej nga përforcimi. Pajisja u lëshua nga një raketë Volna, e cila u rrëzua në det për shkak të një defekti teknik. Punë të mëtejshme projekti është ndërprerë për momentin.

Perspektivat për përdorimin e një vela diellore

Në vitin 2014, NASA nisi vela e saj diellore në hapësirë ​​të bërë nga Kapton, një plastikë rezistente ndaj nxehtësisë që mund të përballojë luhatjet e temperaturës nga +400 në -273 gradë Celsius. Ky material u zhvillua nga kompania kimike DuPont. Projekti rekord, më i madhi nga të gjithë të krijuar deri më sot, ka një sipërfaqe prej 1200 m2. Ata e quanin Sunjammer. Ai duhet të zbulojë efektivitetin praktik të përdorimit të një vela diellore për fluturimet ndërplanetare. Supozohet se distanca nga Toka do të jetë 3 milion km për shkak të veprimit të fluksit të fotonit. Pajisja, e shtyrë nga era diellore, po shkon drejt pikës së parë të Lagranzhit.

Planet e menjëhershme të shkencëtarëve përfshijnë pajisjen e anijeve kozmike që vëzhgojnë aktivitetin e yllit tonë me vela diellore. Ata do të jenë në gjendje t'i paralajmërojnë tokësorët në kohë për shpërthimet dhe kataklizmat e shfaqura në Diell. Konsorciumi Space Regatta, i krijuar në Rusi, i cili planifikoi të merrte pjesë në konkursin e Kongresit Amerikan për të nisur në orbitë anije me vela diellore, po punon me sukses në fushën e përdorimit të reflektorëve diellorë për të ndriçuar zonat e prodhimit të gazit.



Ju pëlqeu artikulli? Ndani me miqtë tuaj!