Kosmiczne żaglówki

Statek kosmiczny wyposażony w żagiel słoneczny do poruszania się wykorzystuje ciśnienie generowane przez promienie światła słonecznego. Żagiel taki to w zasadzie duża płachta folii z tworzywa sztucznego (mylaru lub kaptonu) o grubości rzędu kilku mikrometrów. Pierwszą sondą wyposażoną w napęd tego typu była japońska eksperymentalna sonda Ikaros wystrzelona w maju 2010 roku. Od tego czasu żagle słoneczne przetestowano w trakcie kilku innych misji.

Podstawową zaletą napędu tego rodzaju jest praktycznie zerowy wydatek energetyczny - oprócz Słońca nie potrzeba przecież żadnego dodatkowego źródła zasilania. Niestety opierając się na samym tylko promieniowaniu słonecznym sonda bardzo długo się rozpędza, co stanowi nie lada problem biorąc pod uwagę olbrzymie odległości, które musi ona pokonać w kosmosie. Futurystyczne plany zakładają więc wykorzystanie zamiast Słońca sztucznych źródeł fotonów o wysokiej energii, takich jak lasery. Odpowiedniej mocy laser umieszczony np. na Księżycu mógłby efektywnie napędzać wyposażone w żagle statki kosmiczne w obrębie naszego Układu Słonecznego.

Okazuje się jednak, że wystarczy niewielkie tylko odchylenie osi lasera, aby wyprowadzić żagiel ze stanu równowagi i pozbawić sondę kontroli, wprowadzając ją w ruch obrotowy. Wynika to z prostoty dotychczas stosowanych żagli, które w zasadzie odbijały tylko docierające do nich promieniowanie świetlne. Nowo opracowany projekt rozwiązuje ten problem stosując zjawisko dyfrakcji. Docierające do żagla promienie światła są odpowiednio rozpraszane, dzięki czemu generowana jest nie tylko siła ciągu, ale także siły skierowane na boki, które stabilizują całą konstrukcję. Dzięki temu sonda ma dużo większą kontrolę w trakcie lotu.

Wizja podróży międzygwiezdnych na pokładzie kosmicznych żaglówek jest co prawda dosyć futurystyczna, tym niemniej naukowcom udało się przetestować swój projekt w laboratorium przy użyciu prototypu żagla wielkości kilku centymetrów. Wyniki swoich badań opublikowali właśnie na łamach Physical Review Letters.

Źródła: www.astronomy.com; journals.aps.org
Zdjęcie: commons.wikimedia.org

Piotr Fic