Miten Solar Sails Toimii

{h1}

Lue, miten aurinko purjeetekniikka toimii, syventä cosmos-1-tehtävää ja selvitä, mitä aurinko-purjeet tarkoittavat tulevaisuuden avaruusmatkailua varten.

Sadat avaruusmatka-ajatukset ovat käynnistyneet viimeisen kuun lähetystyöstä lähtien, mukaan lukien useat syvään avaruuskoettimet, jotka on lähetetty aurinkokunnan reunoille. Avaruusmatkaamme on kuitenkin rajoittanut kemiallisten rakettimoottoreiden voima ja rakettipolttoaineiden määrä, jota avaruusalus voi kuljettaa. Nykyään avaruussukkulan paino laukaisulla on noin 95 prosenttia polttoainetta. Mitä voisimme tehdä, jos voisimme vähentää tarveamme niin paljon polttoainetta ja säiliöitä, jotka pitävät sitä?

Kansainväliset avaruusjärjestöt ja eräät yksityiset yritykset ovat ehdottaneet monia kuljetusmuotoja, joiden avulla voimme mennä kauemmas, mutta miehitetyllä avaruusmatkailulla ei ole vielä kulkemista kuun puolelle. Todellisimmat näistä avaruusvaihtoehdoista vaativat sekä rakettipolttoaineiden että rakettimoottoreiden poistamista - korvaamalla ne purjeilla. Kyllä, se on oikein, purjeet.

NASA on yksi organisaatioista, joka on opiskellut tätä hämmästyttävää tekniikkaa, jota kutsutaan auringon purjeiksi, jotka käyttävät auringon voimia lähettää meidät syvään tilaan. Tässä artikkelissa WordsSideKick.com näyttää, miten aurinko purjehdus kehittyi, missä NASA ja muut ovat testaamassa tätä tekniikkaa ja kuinka pitkälle ja nopea aurinko purjeet saattavat viedä meidät maailmankaikkeudessa.

Solar Sail Concept

Yhden kvadrantin 10 metrin aurinkovoidejärjestelmä istuu kokonaan 50 metrin halkaisijaltaan tyhjiökammiossa NASAn Langleyn tutkimuskeskuksessa Hamptonissa, Va.

Yhden kvadrantin 10 metrin aurinkovoidejärjestelmä istuu kokonaan 50 metrin halkaisijaltaan tyhjiökammiossa NASAn Langleyn tutkimuskeskuksessa Hamptonissa, Va.

Lähes 400 vuotta sitten, niin paljon Eurooppaa oli yhä mukana merenkulun tutkimuksessa maailmassa, Johannes Kepler ehdotti ajatusta galaksin tutkimisesta purjeilla. Hänen huomautuksensa kautta, että komeetin kyyhkyt puhallettiin jonkinlaisen aurinkotuulen ympärillä, hän uskoi purjeiden saattelemaan tuulen, joka kuljetti avaruusaluksia, miten tuulet liikuttivat laivoja valtamerellä. Vaikka Keplerin ajatus aurinkotuulesta on hylätty, tiedemiehet ovat sen jälkeen huomanneet, että auringonvalo käyttää tarpeeksi voimia esineiden siirtämiseen. Voidakseen hyödyntää tätä voimaa, NASA on kokeillut jättimäisiä aurinko-purjeita, joita voitaisiin työntää kosmoksen läpi valolla.

Aurinkopurjehduskelpoiseen avaruusalukseen on kolme osaa:

  • Jatkuva auringonvalo
  • Suuri, äärimmäinen peili
  • Erillinen käynnistysajoneuvo

Aurinko-purjehduskelpoinen avaruusalusta ei tarvitse perinteistä voimansiirtoa, koska sen ponneaine on auringonvalo ja aurinko on sen moottori. Valo koostuu sähkömagneettisesta säteilystä, joka käyttää voimia esineisiin, joihin se joutuu kosketuksiin. NASA: n tutkijat ovat havainneet, että 1 astronominen yksikkö (AU), joka on etäisyys auringosta maahan, vastaa 93 miljoonaa maata (150 miljoonaa km), auringonvalo voi tuottaa noin 1,4 kilowattia (kw) valtaa. Jos otat 1,4 kW: n ja jakaa sen valon nopeudella, huomaat, että auringon voiman on noin 9 newtons (N) / square mile (eli 2 lb / km2 tai 0,78 lb / mi2). Vertailun vuoksi avaruussukkumoottorin päämoottori voi tuottaa 1,67 miljoonaa N: n voimaa nousun aikana ja 2,1 miljoonan N työntövoimaa tyhjiössä. Auringonvalon jatkuva voima aurinkopurjeessa saattaa kuitenkin johtaa siihen, että avaruusalus nopeuttaa viisi kertaa nopeammin kuin perinteiset raketit.

Katsotaan nyt tarkemmin näitä purjeita.

Käyttöönotto ja käynnistäminen

NASA: n aurinkokennoja työntävä tiimi ja alan yhteistyökumppani, Able Engineering panosti aurinkokennojaan Langley Research Centerissä viiden viikon mittaisen kokeilujakson aikana huhtikuusta toukokuuhun 2004. Sitten heinäkuussa 2004 NASAn aurinkopurjeen työntöryhmä ja alan yhteistyökumppani, L'Garde, Inc., näki myös heidän aurinkosähköjärjestelmänsä menestyksekästä käyttöönottoa Glenn Research Centerissä.

Elokuussa 2004 Japanin Aerospace Exploration Agency avasi kaksi suurta aurinkosilmää ja asetti sen avaruuteen.

Aurinko puristustarvikkeet

NASA: n aurinkovoimakäyttöisen tiimin tiimiin perustettu nelikvartran aurinkovoidejärjestelmä Marshallin avaruuslentokeskuksessa Huntsville, Ala., Ja sen teollisuuspartneri L'Garde, Inc. istuu täysimittaisesti 100 metrin halkaisijaltaan tyhjökammiossa NASAn Glenn-tutkimuskeskus.

NASA: n aurinkovoimakäyttöisen tiimin tiimiin perustettu nelikvartran aurinkovoidejärjestelmä Marshallin avaruuslentokeskuksessa Huntsville, Ala., Ja sen teollisuuspartneri L'Garde, Inc. istuu täysimittaisesti 100 metrin halkaisijaltaan tyhjökammiossa NASAn Glenn-tutkimuskeskus.

Aurinko-purjeita on suunniteltu aiemmin (NASA: n aurinkopurjeohjelma oli jo 1970-luvulla), viimeisen vuosikymmenen aikana käytettävissä olevat materiaalit olivat liian raskas suunnittelemaan käytännöllistä aurinko purjeautoa. Kevyen materiaalin lisäksi materiaalin on oltava erittäin heijastava ja kyettävä sietämään äärimmäisiä lämpötiloja. NASAn tänään testatut jättiläiset purjeet on valmistettu erittäin kevyestä, heijastavasta materiaalista, joka on 100-kertaisesti ohuempi kuin keskikokoinen paperikauppa. Tätä "aluminoitua, lämpötilaa kestävää materiaalia" kutsutaan CP-1. Toinen aurinkokennoja kehittävä järjestö, Planetary Society (yksityinen, voittoa tavoittelematon konserni, Pasadenassa, Kalifornia), tukee Cosmos 1, jossa on aurinko-purjeita, jotka on valmistettu alumiinilla vahvistetusta Mylarista ja jotka ovat noin neljäsosa yhden kerroksisen muovikotelon paksuudesta.

Purjeiden heijastava luonne on avainasemassa. Koska fotonit (kevyet hiukkaset) heiluttavat heijastavaa materiaalia, he työntävät varovasti purjeen siirtämällä vauhtia purjeeseen. Koska auringonvalolta on niin paljon fotoneja ja koska ne jatkuvasti osuvat purjeeseen, purjeen kohdalla on vakiopaine (voima per yksikköalue), joka tuottaa avaruusaluksen jatkuvan kiihtyvyyden.Vaikka aurinko-purje-avaruusaluksen voima on pienempi kuin tavanomainen kemiallinen raketti, kuten avaruussukkula, aurinkopurjealusalusta jatkuvasti kiihtyy ajan myötä ja saavuttaa suuremman nopeuden.

Saatat ihmetellä, mitä tapahtuu, kun avaruusalus löytää itsensä kaukana auringonvalosta. Laivalla oleva laseri voisi ottaa haltuunsa tarvittavan työntövoiman purjeisiin.

Aurinkoenergia - tarkista. Aurinko purjeet - tarkista. Mutta miten saamme purjeet ja heidän avaruusaluksensa avaruuteen? Katsotaanpa.

Haluat reikiä purjehtimassa?

Les Johnson, Marshallin avaruuslentokeskuksesta, on jäykkä, kevyt hiilikuitumateriaali, joka antoi monille aurinkokennevalmistajille tauon ajatuksesta. Tämä kuitu oli poikkeama tavallisesta aurinkovoimamateriaalista, koska se on noin 200 kertaa paksumpi. Mutta tuhannet pienet reiät antavat sen punnita suunnilleen samat kuin testatuilla ohuimmilla aurinkopurje materiaaleilla.

Aurinko Purje Launch

Neljän neljänneksen, 20 metrin aurinko purjejärjestelmä on kokonaan testattu NASA: n Glenn Research Centerin Plum Brook -laitoksessa Sanduskyssä, Ohiossa.

Neljän neljänneksen, 20 metrin aurinko purjejärjestelmä on kokonaan testattu NASA: n Glenn Research Centerin Plum Brook -laitoksessa Sanduskyssä, Ohiossa.

Vain auringonvalo tehottomana, aurinko purjehtia ei koskaan käynnistettäisi suoraan maasta. Toinen avaruusalus tarvitaan aurinkolevyn käynnistämiseen, joka asennetaan avaruudessa. Toinen mahdollinen tapa aurinkopurjeen käynnistämiseen olisi satelliitin tai muun avaruusaluksen tarjoaman mikroaaltouunin tai lasersäteen avulla. Nämä energiasäteet voisivat ohjata purjeeseen käynnistääksesi sen avaruuteen ja antaa toissijaisen virtalähteen matkansa aikana. Yhdessä kokeessa NASA: n Jet Propulsion Laboratory -laitteessa (JPL) purjeet ajettiin vetäytymään käyttäen mikroaaltopalkkeja, kun taas lasersäteitä käytettiin työntämään purje eteenpäin.

Kun käynnistetään, purjeet otetaan käyttöön puhallettava puomi järjestelmä, joka käynnistää sisäänrakennettu käyttöönotto mekanismi.

Cosmos 1

Cosmos 1, Planetaarioyhdistyksen aurinkovoimakäyttöinen avaruusalus, käynnistetään Barentsinmeren vedenalaisesta venäläisestä osasta. Kun käynnistetty, Cosmos 1: n 220 kilon (100 kg) tehostuu "potkurimoottorista" - asettaen sen kiertoradalle noin 885 km (885 km) maan päällä.

Future Space Travel

Aurinko purjeet asettavat uusia nopeusrekistereitä avaruusaluksille ja auttavat meitä matkustamaan aurinkokuntamme yli.

Aurinko purjeet asettavat uusia nopeusrekistereitä avaruusaluksille ja auttavat meitä matkustamaan aurinkokuntamme yli.

Aurinko purjehdusteknologia on lopulta tärkeä rooli pitkän matkan NASA-tehtävissä. Mutta kuinka kaukana nämä aurinko purjeet pystyvät ottamaan meidät ja kuinka nopeasti he saavat meidät sinne?

Kuten löysimme viimeisessä osassa, aurinko-purjeita ei alun perin ohjata voiman määrää, jota käytetään avaruussukkulaitteen käynnistämiseen. NASA uskoo, että avaruustutkimus on samanlainen kuin "Tortoise ja harakka" tarina, kun rakettipyöräinen avaruusalus on jänis. Tässä kilpailussa rakettikäyttöinen avaruusalus hyppää nopeasti ulos, liikkuu nopeasti kohti määränpäätä. Toisaalta aurinkopurjeella toimiva raketinettomat avaruusalukset aloittaisivat matkansa hitaasti mutta tasaisella tahdilla, vähitellen nopeuttaen nopeutta, kun aurinko jatkaa voimankäyttöä. Ennemmin tai myöhemmin, vaikka kuinka nopeasti se menee, rakettialus loppuu vallasta. Sitä vastoin aurinko purjeveneessä on loputtoman voimanlähde auringosta. Lisäksi aurinkopurkaus voisi mahdollisesti palaa maapallolle, kun taas rakettimoottorilla varustetulla ajoneuvolla ei olisi mitään ponneaineita tuoda sitä takaisin.

Koska se edelleen ajaa auringonvalolta, aurinko purjeautoinen ajoneuvo rakentaa nopeuksia, joita rakettikäyttöiset ajoneuvot eivät koskaan pysty saavuttamaan. Tällainen ajoneuvo matkusti lopulta noin 56 mi / s (90 km / s), mikä olisi yli 200 000 mph (324 000 kph). Tämä nopeus on noin 10 kertaa nopeampi kuin avaruussukkulan kiertoradalla 5 mi / s (8 km / s). Jotta saisit ajatuksen siitä, kuinka nopeasti, voit matkustaa New Yorkista Los Angelesiin alle minuutissa, kun aurinko purjeauto kulkee huippunopeudella.

Jos NASA aloittaisi aurinkopurjeiden välisen tähtienvälisen anturin, se kesti vain kahdeksan vuotta, jotta se olisi voinut tarttua yli 20 vuoden matkalla olevalle Voyager 1 avaruusalukselle (maapallon kaukana oleva avaruusalus). Lisäämällä laseria tai magneettisensuuntaista lähetintä NASA sanoi, että se voisi siirtää nopeuksia 18 600 mi / s (30 000 km / s), mikä on kymmenesosa valon nopeudesta. Niillä nopeuksilla tähtienvälinen matka olisi melkein varmuus.


Video Täydentää: Solar Sails are the Future of Space Travel.




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com