Zeilboten, luchtschepen, onderzeeërs en andere middelen voor verkenning van de ruimte. Zonnezeil: configuraties, werkingsprincipe

Voor het eerst verscheen een zonnezeilboot op de pagina's van een sciencefictionroman van Georges le Fort en Henri de Graffigny "The Extraordinary Adventures of a Russian Scientist" (1888-1896), nog voordat Pjotr ​​Nikolajevitsj Lebedev de realiteit van de lichte druk voorspeld door Maxwell. Het idee van een zonnejacht werd opgepikt door de Russische sciencefictionschrijver Boris Krasnogorsky. Het boek On the Waves of the Ether (1913) werd gevolgd door Islands of the Ether Ocean (1914), geschreven in samenwerking met de historicus van de astronomie Daniil Svyatsky. Halverwege de jaren twintig werden zonnezeilen gepromoot door Tsiolkovsky en Friedrich Zander.

In 1951 publiceerde de Amerikaanse ingenieur Carl Wylie een artikel in het literaire tijdschrift Astounding Science Fiction getiteld "Space Clippers", waarin de mogelijkheid van interplanetair reizen op zonne-energie serieus werd besproken. Zeven jaar later publiceerden IBM-natuurkundige Richard Garvin en Ted Kotter van het Los Alamos National Laboratory de eerste technische artikelen over zonnezeilen (trouwens, het was Garvin die de term zonnezeilen bedacht). In de jaren zestig reisden de helden van beroemde sciencefictionschrijvers als Kordweiner Smith, Pierre Boulle en Arthur C. Clarke op ruimtezeilboten.

Van theorie naar praktijk

In de afgelopen decennia zijn zonnezeilen werkelijkheid geworden vanuit een mooi, maar puur theoretisch idee. Tot nu toe hebben we het over vrij bescheiden experimenten met het inzetten van een zonnezeil in een bijna-baan om de aarde (een zeil uitvouwen en in uitgevouwen staat houden is een van de belangrijkste problemen van het concept). De eerste van deze experimenten werd uitgevoerd in 1993, toen een dunne-filmspiegel van twee meter met succes werd ingezet op het Russische Progress M-15-vrachtschip. In 2001 zou de door de American Planetary Society gesponsorde Cosmos-1-satelliet voor het eerst in een baan om de aarde worden gemanoeuvreerd met behulp van een 15 meter lang zeil gemaakt van gemetalliseerd Mylar. Helaas werd dit voorkomen door een storing in de werking van een van de fasen van het Volna-draagraket, zodat de satelliet nooit in een baan om de aarde kwam. In 2004 deed Japan mee aan het onderzoek: tijdens de suborbitale vlucht van de S-310-raket, twee verschillende ontwerpen zonne zeil. Ondanks deze vorderingen is er echter nog een zeer, zeer lange weg te gaan van experimenten tot zeilende ruimtevaartuigen op ware grootte.

veld zeilen

Als we het hebben over een ruimtezeil op zonne-energie, bedoelen ze meestal een lichtspiegel die lichtstralen weerkaatst, waardoor het draagvoertuig wordt versneld. Het kan stijf en flexibel, stationair en verwijderbaar zijn. Maar een zonnezeil kan ook een apparaat worden genoemd dat geen licht werpt, maar zonnige wind- een stroom van snel geladen deeltjes (voornamelijk protonen, heliumionen en elektronen) die zijn vertrokken zonne-atmosfeer. Deze mogelijkheid werd 400 jaar geleden voor het eerst besproken in een brief van Kepler aan Galileo. Kepler merkte op dat komeetstaarten altijd van de zon af wijzen. Hij suggereerde dat ze werden weggeblazen door een "kosmische bries", en voorspelde het verschijnen van hemelse schepen uitgerust met zeilen opgeblazen door deze wind.

elektrisch zeil

In 2004 kwam een ​​medewerker van het Finse Meteorologisch Instituut, Pekka Janhunen, met het concept van een elektrisch zeil. Zonneplasmadeeltjes worden afgebogen door een geleidend netwerk met een oppervlakte van enkele honderden kilometers, waarop een positieve potentiaal wordt aangelegd vanuit de scheepsgeneratoren. Zo'n netwerk zal de massieve deeltjes van de zonnewind reflecteren, dat wil zeggen protonen en ionen, die ook een positieve lading dragen (in dit geval zullen de zonne-elektronen op de een of andere manier moeten worden weggegooid, anders zullen ze neutraliseren elektrisch veld zeil). Om een ​​optimale stuwkracht te garanderen, zal de bemanning van het schip de snelheid en dichtheid van de zonnewind monitoren en de spanning op het rooster aanpassen. Volgens Janhunen zullen dergelijke zeilen het ruimtevaartuig kunnen versnellen tot een snelheid van ongeveer 100 km / s.

De romantiek van reizen over zee is vervangen door de romantiek van ruimtereizen. Maar, vreemd genoeg, zeilen - een onveranderlijk attribuut en symbool van de pioniers, er is een plaats in de ruimte. Vandaag gaan we het hebben over het ruimtezeil.

Vanaf het midden van de 18e eeuw probeerden wetenschappers over de hele wereld (Euler, Fresnel, Bessel, etc.) de kracht van lichte druk te meten. Voor het eerst slaagde P. Lebedev erin om dergelijke metingen in 1899 uit te voeren. Het werd meteen voor iedereen duidelijk dat zonlicht ook op kosmische lichamen drukt. Al snel kwam de Sovjetwetenschapper F. Zander op het idee van een zonnezeil.

zonnezeil is een apparaat dat de druk van het zonlicht gebruikt om in de ruimte te bewegen.

Geschiedenis van de studie van de aard van licht en lichte druk. Een oude maar zeer begrijpelijke film.

Als je een gespiegelde metalen plaat in de ruimte plaatst, zal de lichtstroom van de zon op het oppervlak "drukken". Blaas krachtig in je handpalm - voel je de lucht tegen je huid drukken? De druk van zonlicht zal een miljard keer zwakker op de metalen plaat inwerken dan je voelt. Denk je dat dit niet genoeg is? Helemaal niet. Inderdaad, in de ruimte is er geen kracht van luchtweerstand, die op aarde is.

Hoe een zonnezeil werkt

Als een vierkant folie van slechts 100 bij 100 meter in de baan van de aarde wordt geplaatst, dan zal zo'n "zeil" elke 10 seconden zijn snelheid met een centimeter per seconde verhogen! In slechts 40 dagen zal zo'n zeil versnellen van de eerste naar de tweede ruimtesnelheid, in zes maanden - naar de derde ruimtesnelheid - een snelheid die voldoende is om het zonnestelsel voor altijd te verlaten. Maar het belangrijkste is dat dit zal gebeuren zonder brandstofverbruik van motoren, dat wil zeggen voor niets. Dit is echt een onbetaalbaar geschenk van de natuur!

Model van het ruimtevaartuig "Icarus" - een typisch beeld van een ruimtevaartuig met een zonnezeil

Waarom is het belangrijk? Laten we slechts één voorbeeld nemen. In de bovenste trap van de Curiosity rover was het brandstofgewicht 21 ton, wat de massa van de rover zelf strikt beperkte - niet meer dan 900 kilogram. Het gewicht van wetenschappelijke apparatuur op de rover is over het algemeen een belachelijk cijfer: 80 kilogram. En het was onmogelijk om meer mee te nemen: er zou niet genoeg brandstof zijn om naar Mars te vliegen. Het gebruik van een zonnezeil in combinatie met conventionele motoren zal het mogelijk maken om iets minder brandstof te verbruiken, wat betekent dat het gewicht van de instrumenten op de rover zal toenemen. Elke kilo die in de ruimte wordt bespaard, is een andere wetenschappelijk instrument, weer een korreltje onschatbare informatie over de wereld om ons heen, weer een stap op weg naar vooruitgang. Er zijn veel van dergelijke voorbeelden.

Welk ruimtevaartuig gebruikte een zonnezeil?
Tot op heden zijn er slechts enkele succesvolle zonnezeiltesten geweest. De eerste in 1993 in Rusland. Vervolgens werd het zonnezeil (20 meter in diameter) bevestigd aan de Progress-ruimtetruck, die loskoppelde van het Mir-station. Het experiment onderzocht het vermogen om de donkere kant van de aarde te verlichten met behulp van deze spiegel.

1993 - de eerste ervaring in de geschiedenis van de mensheid om een ​​zonnezeil te maken. Experiment "Znamya-2"

Toen, in 2010, zette het Amerikaanse ruimtevaartuig NanoSail-D met succes een zonnezeil in terwijl het zich in een baan om de aarde bevond. De taak van het zonnezeil was om de satelliet uit zijn baan te duwen en te "begraven" in de dichte lagen van de atmosfeer. Zo werd de mogelijkheid van zelfvernietiging van satellieten die hun bron hebben uitgeput gecontroleerd, zodat ze niet nutteloos zouden rondhangen ruimtepuin rond de aarde.

Video: hoe het NanoSail-D zeil werd geopend

Het derde ruimtevaartuig dat de ruimte in voer, was de Japanse Icarus (ikaros) die in 2010 werd gelanceerd. Dromerig hun ogen bedekt, hoopten de wetenschappers bescheiden dat het apparaat in ieder geval in staat zou zijn om het zeil (waarin de zonneroeren en zonnepanelen waren genaaid) te openen zonder overlays. De sonde spreidde niet alleen met succes de vleugels van 200 vierkante meter ultradun ruimtezeil in de ruimte, maar deed ook uitstekend werk door zijn snelheid en vluchtrichting aan te passen. In januari 2012 werd de Icarus stilgelegd vanwege een gebrek aan stroom, wat langer duurde dan wetenschappers hadden verwacht.

Bewegingsbeelden van de Japanse "Icarus"

Conclusie of plannen voor de toekomst

Om een ​​echt werkend ruimtevaartuig met succes specifieke taken te laten uitvoeren met behulp van een zonnezeil, moet je veel technische problemen oplossen, nadenken en nieuwe implementeren. technische oplossingen en ideeën. Dit is geen gemakkelijke taak, zoals elk werk dat verband houdt met het maken van ruimtevaartuigen. Maar succesvolle tests van ruimtezeilboten suggereren dat als je het serieus neemt, alles goed zal komen.

Wie weet, misschien ben jij het, die in het missiecontrolecentrum staat, die op een dag het commando zal geven: "Hijs de zeilen!" - en de hardnekkige zonnewind zal het ruimtevaartuig naar het onbekende drijven.

Lieve vrienden! Als je dit verhaal leuk vond en op de hoogte wilt blijven van nieuwe publicaties over ruimtevaart en astronomie voor kinderen, abonneer je dan op het nieuws van onze gemeenschappen

Op de avond van 20 mei werd LightSail-1, de eerste privésatelliet op een zonnezeil, met succes gelanceerd vanaf de ruimtehaven bij Cape Canaveral. Het werd ontworpen en gebouwd met het geld van de non-profit Planetary Society of the United States, die liefhebbers van diepe ruimteverkenning verenigt. Voor sondes die naar andere planeten gaan, zou een zonnezeil een ideale vervanging kunnen zijn voor conventionele raketaandrijving. Maar tot nu toe hebben bijna alle pogingen om de technologie van "lightflight" te implementeren, te maken gehad met ongelukkige technische storingen.

Dat licht druk kan uitoefenen op een object werd voor het eerst aangetoond door James Maxwell in 1873. De druk komt voort uit het feit dat fotonen, hoewel ze geen rustmassa hebben, toch momentum hebben. Als ze botsen met objecten, dragen ze deze impuls op hen over - wat de basis is van het zonnezeil.

Artistieke weergave van het uurwerk op zonnezeilen. Illustratie: krant Five Corners (Moermansk, Rusland)

Dit effect was lange tijd moeilijk vast te stellen in een direct experiment. Er is een klassieke ervaring waarbij licht de rotatie veroorzaakt van bloembladen die op een lichtstaaf zijn gemonteerd. Maar de rotatie die in dit geval wordt waargenomen, is geen manifestatie van lichte druk, maar alleen het resultaat van luchtverwarming (en het verschijnen van convectieve stromingen) in de buurt van de bloembladen. Voor het eerst slaagde Pjotr ​​Nikolajevitsj Lebedev erin om de "echte" lichtdruk in 1899 te meten. Hij gebruikte een geëvacueerd vat waarin hij een torsiebalans opgehangen aan zilveren draden plaatste. Bovendien verlichtte de wetenschapper afwisselend verschillende zijden van de balansbloemblaadjes om hun ongelijkmatige verwarming te voorkomen, wat ook kan leiden tot vervorming van de resultaten van het experiment.

De gemeten waarde bleek erg klein en uiteraard afhankelijk van de lichtintensiteit. De druk van zonlicht in de buurt van de baan van de aarde is bijvoorbeeld slechts 4,54 micronewton per vierkante meter - dit is 22 miljard keer minder dan normaal luchtdruk(wat natuurlijk niet in de ruimte bestaat). Het is belangrijk op te merken dat deze waarde geldig is voor de situatie waarin alle stralingsquanta worden geabsorbeerd. Als licht op een ideaal reflecterend oppervlak valt, zal de drukkracht verdubbelen en 9,08 micronewton per vierkante meter bereiken.

Op aarde zijn dergelijke hoeveelheden niet waarneembaar, maar onder omstandigheden van gewichtloosheid en kosmische afstanden blijken ze zeer significant te zijn. Zelfs een gewone satelliet die van de aarde naar Mars vliegt, wordt bijvoorbeeld verplaatst onder invloed van lichte druk over afstanden in de orde van grootte van enkele duizenden kilometers. Een apparaat dat gebruik maakt van een zonnezeil - een film van een zeer groot gebied - heeft niet veel brandstof nodig om snelheid te winnen, waardoor het minder massa heeft, terwijl de druk afneemt met de afstand tot de zon. In de buurt van de baan van Mars wordt het bijvoorbeeld al 2,25 keer kleiner. Maar desondanks kan een satelliet op zonne-energie snelheden bereiken tot een tiende van de lichtsnelheid met voldoende zeilmaat.

Het idee om op een zonnezeil te reizen verscheen al aan het einde van de 19e eeuw op de pagina's van sciencefictionverhalen - het eerste teken was het boek van de Franse toneelschrijver Georges Le Fort en de getalenteerde ingenieur Henri de Countess "The Ongewone avonturen van een Russische wetenschapper" (1889). Daarin vlogen de helden naar Venus met behulp van een enorme parabolische spiegel die het licht van de zon weerkaatste.

Pardon, ik zal duidelijker spreken. Licht is niets anders dan de trilling van de ether. Dus? Prachtig. Stel nu dat een aanzienlijk aantal van dergelijke trillingen wordt gereflecteerd door middel van een enorme spiegel, direct richting Venus, wat komt er dan uit? Natuurlijk zullen lichtgolven met verschrikkelijke snelheid door de ruimte razen en Venus bereiken. De bewoners van de maan gebruiken dit om de geluiden van hun stem over te brengen, en wij zullen het gebruiken om onszelf te vervoeren.

De eerste die een echt ontwerp van het apparaat op een zonnezeil voorstelde, was de Sovjet-ingenieur Friedrich Arturovich Zander. In 1924 diende hij een aanvraag in bij het Comité voor Uitvindingen voor een ruimtevliegtuig op basis van een vliegtuig - het apparaat moest door de dichte lagen van de atmosfeer stijgen, eerst met behulp van een motor. hoge druk, dan, in een meer ijle omgeving, met behulp van een raketmotor met vloeibare stuwstof die "afvaldelen" als brandstof gebruikte. Als gevolg hiervan werd een relatief klein gevleugeld apparaat in een baan om de aarde gelanceerd, bewegend met behulp van een zonnezeil en in staat om terug te keren naar de aarde. De commissie vond het project echter te fantastisch, waardoor het project een project bleef.

Foto: National Air and Space Museum / Smithsonian Institution

"Echo-1" en een team van NASA-ingenieurs. Foto: NASA

Foto: NASA

In praktische termen kwam de druk van zonlicht de geschiedenis van de ruimtevaart binnen in verband met de geschiedenis van de val van het Echo-1-apparaat. Het was een spiegelcilinder met een diameter van ongeveer 60 meter, gevuld met gasvormig aceetaldehyde. In 1960, toen Echo-1 in een baan om de aarde werd gelanceerd, gebruikten NASA-ingenieurs het om passief een radiosignaal te reflecteren en een intercontinentale tv- en radioverbinding te creëren. Het apparaat kon echter niet de geschatte tijd in een baan om de aarde houden - alleen vanwege de druk van de zonnewind, waarmee de ingenieurs geen rekening hielden. Hierdoor, en ook onder invloed van dichtheidsfluctuaties in de bovenste lagen van de atmosfeer van de aarde, vertraagde de satelliet geleidelijk en verlaagde zijn hoogte, wat leidde tot zijn vernietiging acht jaar na de lancering.

Het was al mogelijk om de kracht van de zonnedruk te beteugelen in 1974, toen het Mariner-10-apparaat werd gelanceerd. Hoewel hij zelf niet direct ontworpen was voor "lichtvluchten", fungeerden zijn zonnepanelen, opgesteld door ingenieurs onder een bepaalde hoek ten opzichte van de zon, als een zeil. Dit om de locatie van het apparaat in de ruimte te corrigeren op een moment dat het rangeergas al op was. Dit was de eerste keer dat lichte druk werd gebruikt om een ​​ruimtevaartuig te besturen.

Sail ingezet als onderdeel van het Znamya-2-experiment

Voor het eerst verscheen er een echt zonnezeil in de ruimte als onderdeel van het Russische Znamya-2-project. Over het algemeen was zijn doel helemaal niet een vlucht naar verre planeten, maar, vreemd genoeg, het creëren van een kunstmatige lichtbron, misschien wel de meest ongewone die tot nu toe heeft bestaan. In het geval van een succesvolle implementatie van het project, zou het mogelijk zijn om de plaatsen van natuurrampen, evenals grote steden tijdens de poolnacht, rechtstreeks vanuit de ruimte te verlichten - in ieder geval werden de auteurs van het project geïnspireerd door dergelijke ideeën. In 1993, als onderdeel van het Znamya-2-experiment, was het mogelijk om een ​​zonnezeil te plaatsen dat op het Progress M-15-ruimtevaartuig was geïnstalleerd. De diameter van de spiegel was 20 meter en de intensiteit van het licht dat erdoor werd gereflecteerd was vergelijkbaar met het licht van de volle maan (vanwege de bewolking was het niet mogelijk om het waar te nemen). De volgende stap was een aanzienlijk grotere Znamya-2.5-reflector. Hij was in staat om een ​​zeven kilometer lange "zonnestraal" op het oppervlak te creëren, waarbinnen de helderheid 5-10 volle manen was. Helaas zullen we nooit weten hoe het er vanaf de aarde uit zou kunnen zien - bij het ontvouwen viel de gemetalliseerde film op de antenne en ging niet open. Het ruimteverlichtingsproject werd afgesloten.

In 1999 accepteerde de Lavochkin NPO een bestelling van de US Planetary Society voor het ontwerp van de Kosmos-1 zonnezeilboot. Hij moest een spiegelfilm van 30 meter lang gebruiken, bestaande uit acht afzonderlijke segmenten, om te versnellen. Als materiaal voor het zeil namen de ingenieurs polyethyleentereftalaat, bedekt met een dunne laag aluminium (met name gebruikt in plastic flessen). De totale oppervlakte van het zeil was ruim 600 vierkante meter. De nucleaire onderzeeër Borisoglebsk werd gekozen als lanceerplatform en het Volna-lanceervoertuig, gemaakt op basis van de RSM-50-gevechtsraket, fungeerde als de drager van de satelliet.

"Planetary Society" is een privé non-profit organisatie, die verschillende projecten uitvoert op het gebied van astronomie en ruimteverkenning. Het werd in 1980 opgericht door Carl Sagan, Louis Friedman en Bruce Murray. Een van die projecten was het bestuderen van de overleving van micro-organismen in de ruimte. Het eerste deel ervan werd uitgevoerd tijdens de laatste vlucht van Endeavour in 2011, en het laatste deel was opgenomen in het Phobos-Grunt-programma, maar ging niet door vanwege de val ervan. Sinds 2010 wordt de functie van CEO van de organisatie ingenomen door Bill Nye.

Louis Friedman, oprichter van de Planetary Society, inspecteert het Cosmos-1-apparaat dat is samengesteld door de Lavochkin NPO

Foto: Lavochkin Association / The Planetary Society

De eerste lancering van het testapparaat (met twee zeilblaadjes) vond plaats in 2001, maar het mislukte. Een jaar lang probeerden ingenieurs vast te stellen wat het probleem was met de raket. De volgende lancering, met de voltooide satelliet, was gepland voor juni 2005. Helaas mislukte het ook: na 83 seconden vliegen stopte de eerste trap plotseling met werken, waardoor de raket niet de vereiste snelheid haalde. De satelliet zonk in de oceaan.

Afbeelding: JAXA

Problemen met de lancering van voertuigen belemmerden de ontwikkeling van zonnezeilen in de Verenigde Staten. Dus in 2008 zou SpaceX de Falcon 1-raket gebruiken om het NanoSail-D-apparaat in een baan om de aarde te lanceren. Het zeil was gemaakt van gemetalliseerd polymeer en had een oppervlakte van ongeveer 10 vierkante meter. Helaas mislukte ook deze poging: tijdens de lancering van de Falcon ging de eerste trap niet los.

Apparaat "IKAROS", foto's gemaakt door een camera die er van gescheiden is. Foto's: JAXA

Foto's: JAXA

Het eerste echt succesvolle experiment met zonnezeilen was de lancering van de Japanse IKAROS-satelliet. In 2004 slaagden de Japanners erin om twee kleine experimentele dunnefilmzeilen te openen op een hoogte van 122 en 169 kilometer. En op 21 mei 2010 ging IKAROS zelf in een baan om de aarde vanuit het Tanegashima-ruimtecentrum aan boord van het HII-A-lanceervoertuig. Als reflecterend oppervlak gebruikt hij een vierkante polyimidefilm (Kapton, vervaardigd door DuPont), bestaande uit vier trapeziumvormige fragmenten. Het zeil is slechts 7,5 micron dik, maar er zijn bovendien dunne-film zonnepanelen in genaaid, ontworpen om elektriciteit op te wekken. Als gevolg van de rotatie van het apparaat worden de gewichten waaraan de folie is bevestigd door middelpuntvliedende kracht uitgerekt en openen daardoor het zeil in een vierkant met een zijde van 14 meter. Het openingsproces zelf duurde 7 dagen, waarna IKAROS naar Venus ging.

Interessant is dat de ingenieurs erin slaagden om in het apparaat de mogelijkheid in te bouwen om zichzelf vanaf de zijkant te filmen. Hiervoor gooide het toestel op een gegeven moment een cilinder met een camera erin. Ze slaagde erin een aantal foto's te maken, die ze terugstuurde naar de satellieten. De terugkeer van de camera was niet voorzien. Op 8 december vloog de satelliet 80 duizend kilometer van Venus en ontving zijn beelden. De satelliet is voor het laatst ontvangen op 22 mei 2014 en staat sindsdien in de slaapstand wegens gebrek aan stroom.

Foto: Wikimedia Commons

In navolging van IKAROS begonnen de dingen met zonnezeilen bij NASA recht te trekken. Slechts zes maanden na de lancering van de Japanse satelliet, op 19 november 2010, lanceerde de Minotaur-4-raket de experimentele FATSAT-satelliet in een baan om de aarde op een hoogte van 653 kilometer. Een understudy van het vorige project, het NanoSail-D2-apparaat speelde de rol van een nuttige lading voor FATSAT. Het was de bedoeling dat het zich er onmiddellijk van zou scheiden nadat het in een baan om de aarde was gekomen, maar dit gebeurde niet in november of december. Pas op 19 januari 2011 kregen de operators een signaal dat het apparaatscheidingsmechanisme was geactiveerd. Drie dagen later opende "NanoSail-D2" het zeil - in tegenstelling tot de Japanse satelliet kostte het hem slechts een paar seconden om de film uit te rollen. Het werd uitgevoerd met behulp van metalen strips die als een meetlint uit het apparaat worden getrokken.

"NanoSail-D2" had een zeer groot gebied reflecterend oppervlak, dus gedurende de 8 maanden dat hij in een baan om de aarde doorbracht, werd hij herhaaldelijk vanaf de aarde waargenomen als een heldere stip die langs de nachtelijke hemel bewoog. Evenzo, als gevolg van de weerkaatsing van licht van zonnepanelen, hebben we de mogelijkheid om de passages van de Iridium- en ISS-satellieten te observeren. De helderheid van deze objecten aan de sterrenhemel wordt soms vergeleken met de helderste planeten en overtreft ze zelfs.

NanoSail-D2 satelliet viaduct boven Rautalampi, Finland

Foto: Vesa Vauhkonen

De basis van "NanoSail-D2" is de CubeSat nanosatelliet. Dit is een module waaruit je als constructeur grote apparaten kunt samenstellen. In dit geval werden bijvoorbeeld drie CubeSats gebruikt, gecombineerd tot één apparaat, dat mechanismen omvat voor het spreiden van zeilen, het verzenden van een radiosignaal naar de aarde en zonnepanelen.

De volgende lancering was de Sunjammer-satelliet, genoemd naar het gelijknamige verhaal van Arthur C. Clarke over zeilraces op zonne-energie. De lancering stond gepland voor januari van dit jaar, maar is door gebrek aan vertrouwen in de Falcon 9-raket nog niet doorgegaan. De Sunjammer heeft het grootste zeil ooit gebouwd. Het gebied is meer dan 1200 vierkante meter, terwijl de massa van de satelliet niet groter is dan 32 kilogram. Het apparaat is gemaakt in de vorm van een vierkant met een zijde van 38 meter en bestaat uit een gemetalliseerde Kapton (niet te verwarren met kapron) film van 5 micron dik.

Onderzoekswerk

over het onderwerp

"Zonnezeil"

Voltooid:

Shvets Nikolai Igorevich

10e klas student

MBOU "Secundaire school nr. 25"

G. Tulun

Wetenschappelijk adviseur:

Natuurkunde leraar

Tatarnikova Nadezhda Mikhailovna

INHOUDSOPGAVE

Inleiding……………………………………………………………………………….3

Zonnezeil…………………………………………………………………………………… 3

Omvang zonnezeil………………………………………………………………………………..4

Het ontwerp van de joint venture…………………………………………………………………………...…….6

Berekening van de benodigde acceleratietijd

om de zwaartekracht van de aarde te verlaten ……………………………………………………………………...………….8

MOB (interorbital tug) met SP………………………………………………………………………………...……..9

Conclusie………………………………………………………………………… 12

Referenties…………………………………….………………………………………………13

INVOERING

De relevantie van dit werk is dat het grote publiek weinig weet over het zonnezeil, dat dit onderwerp zeer zelden aan de orde komt, en de zeer niet-trivialiteit ervan is interessant, om nog maar te zwijgen van specifieke informatie.

Het doel van de studie is om de effectiviteit van het gebruik van SP op het gebied van wetenschap en technologie te bepalen, en om de effectiviteit van SP te vergelijken met de efficiëntie van traditionele ruimtevaartuigen, om te bewijzen dat het voordeel van een ruimtevaartuig onder een zonne-energie zeilen in vergelijking met een ruimtevaartuig op een raketmotor ligt in een hoger rendement. Om dit doel te bereiken zijn de volgende onderzoeksdoelen vastgesteld:

1. Denk na over zaken die verband houden met het gebruik van SP en de huidige stand van zaken op dit gebied.
2. Bereken de vliegtijd naar Mars op een ruimtevaartuig met een SP

3. Overweeg het ontwerp van de joint venture op basis van pneumoframes.
4. Maak uzelf vertrouwd met de berekeningen van de versnellingstijd van een ruimtevaartuig onder een zonnezeil van een cirkelvormige baan naar de tweede kosmische snelheid.
5. Stel een schema voor voor het versnellen van de MOB onder een zonnezeil met behulp van een hulporbitaal ruimtevaartuig.

ZONNEZEIL

Het idee van een zonnezeil (SP) dat de druk van zonlicht als drijvende kracht gebruikt, is niet nieuw. Het verscheen voor het eerst in de jaren 1920 en wordt al tientallen jaren door verschillende lucht- en ruimtevaartorganisaties overwogen. Onze landgenoot F. A. Zander, bekend om zijn talrijke werken op het gebied van ruimtevaart, stelde voor om spiegels (reflectoren) in een baan om de ruimte te plaatsen die de lichtenergie van de zon naar het aardoppervlak overbrengen voor direct gebruik. Verdere ontwikkeling ruimte, de implementatie van interplanetaire vluchten, dwingt ontwerpers om te zoeken naar fundamenteel nieuwe oplossingen bij de constructie van ruimtevaartuigen. Een van de opties voor een interplanetair ruimtevaartuig is een zonnezeil. Het voordeel van een zonnezeil ten opzichte van een laserzeil is dat het zonnezeil onafhankelijk is van de lichtbron, en het nadeel is dat zonlicht zwakker is dan laserlicht. SP verbruikt geen brandstof voor acceleratie; in de ruimte is het niet de wind die de zeilen vult, maar de druk van de deeltjes zonlicht - fotonen. Het maakt

de zeilboot versnelt (of remt) continu. Een ruimtevaartuig met een zonnezeil zal heel langzaam accelereren, maar na verloop van tijd kan het ongekende snelheden bereiken. De fotondruk is hoog genoeg voor ruimtevaartuigen om tussen de planeten te reizen - van Mercurius tot Jupiter; om nog grotere afstanden te overbruggen kan een laserstraal op het zeil worden gericht, opnieuw aangedreven zonne energie. De toepassingsaspecten van SP-technologie zijn vrij breed: van satellieten in een geostationaire baan houden tot verre shuttles die vracht vervoeren tussen planeten, asteroïden en kometen. De zeilboten van de toekomst, die dicht bij de zon vliegen, zullen in staat zijn te versnellen tot enorme snelheden, waardoor ze elk object in het zonnestelsel kunnen naderen of, zoals hierboven vermeld, naar de sterren kunnen vliegen. De voordelen van de joint venture zijn enorm: in het bericht van de studio "Cosmos" wordt gezegd dat de zeilboot in theorie 10 keer sneller kan vliegen dan de Wauadeg-1 en -2 stations, die de derde ruimtesnelheid hebben bereikt.

ZONNEZEIL TOEPASSING:

De reikwijdte van zonnezeil en zonnezeilschip is enorm. Ze kunnen worden gebruikt voor:
- detectie van geomagnetische stormen,
- verkenning van ons zonnestelsel,
- doorgifte van energie, televisie- en radiocommunicatie,
- verlichting van bepaalde delen van de aarde,
- ruimte opruimen van technologisch "vuilnis",
- interplanetaire vluchten onder zonnezeil,
- creatie van grote antennes in de ruimte voor de exploratie van mineralen en andere nuttige taken.

Zonnezeil en zonnezeilschip is een progressieve trend in de Russische en wereldkosmonautiek. Het kan worden gebruikt in plasmastormdetectiesystemen. Het is bekend dat geomagnetische stormen het verlies van ruimtevaartuigen, storingen in GPS-signalen (global positioning system) en zelfs grondstoringen kunnen veroorzaken. elektrische netwerken. Hoogenergetische protonen kunnen zelfs dodelijk zijn voor astronauten die zich in de ruimte bevinden. Een nauwkeurige voorspelling van dergelijke gebeurtenissen kan worden gemaakt door de zonnewind te observeren. Zo'n waarneming kan worden gedaan met behulp van magnetometers en deeltjesdetectoren aan boord van een ruimteschip tussen de zon en de aarde. Dat kan met een zonnezeilschip. Daarnaast kan de joint venture worden gebruikt voor interplanetaire vluchten. Dus, wanneer het naar Mars vliegt, wordt het schip eerst gelanceerd door een draagraket in een eerste lage baan om de aarde op een hoogte van ongeveer 200 km. Vervolgens wordt het met behulp van een blok overgebracht naar een lanceerbaan met een hoogte van enkele duizenden kilometers.

De duur van deze operaties zal ongeveer 48 uur zijn, waarna de zeilen worden uitgeklapt en onder invloed van zonlicht begint het schip te versnellen langs een spiraalvormige baan. Door de oriëntatie van het zeil te regelen, bereiken ze de transformatie van de baan in een elliptische baan met een constant toenemend hoogtepunt. Er werd berekend dat de duur van de versnelling naar de maan in dit geval ongeveer 120 dagen zou zijn. Het tijdstip van lancering en vervolgens versnelling wordt zo gekozen dat de zeilboot het gespecificeerde gebied van het zwaartekrachtveld van de maan binnengaat. Dit zal het mogelijk maken om het volgende probleem op te lossen - om de SPC over te brengen naar het traject van een interplanetaire vlucht naar Mars. De onderlinge positie van de aarde en Mars in dit stadium is ook zo gekozen dat eerst de periode van de heliocentrische baan ("remmen") wordt verkort en vervolgens de apheliums van de baan worden vergroot om de baan van Mars te bereiken ("versnelling"). De totale tijd die de SPC nodig heeft om Mars te bereiken, zal ongeveer 1,9 jaar zijn.

Laten we de lichtdruk in de baan van de aarde Po aanduiden. Het is bekend dat de lichtdruk varieert met de afstand volgens de wet: P ~ 1/R2. Laten we de lichte druk vinden in het midden van de afstand tussen de aarde en Mars: P 1/2 = Po (Rz/0.5(Rz+Rm)) 1/2. Hier is Rz de straal van de baan van de aarde = 1,5 * 10 11 m, Rm is de straal van de baan van Mars = 2,28 * 10 11 m. van het centrum van de zon. In feite is dit natuurlijk niet het geval. We nemen aan dat op het hele pad van de aarde naar Mars een constante lichte druk gelijk aan P1/2 op het zeil werkt. Laat de oppervlakte van het zeil gelijk zijn aan S. Dan is de kracht die op het zeil (dwz op het ruimtevaartuig) werkt F =P1/2 S. Uit de tweede wet van Newton vinden we de versnelling waarmee het ruimtevaartuig met massa M zal bewegen: a = F/M = P1/2 S/M. Gebruikmakend van de bekende relatie uit de loop van de natuurkunde (Mechanica) s = at2/2, waarbij s de afgelegde afstand in de tijd t is (in ons geval s = Rm - Rz), vinden we de bewegingstijd van het ruimtevaartuig van de aarde naar Mars onder invloed van zonlichtdruk:

t \u003d (2 (R m - R h) / (P 1/2 S / M)) 1/2 \u003d (2 (2,28 * 10 11 - 1,5 * 10 11) / 0.00000045 * 10) 1/2 = 5887406s ~1,9 jaar

SP-ONTWERP

Het roterende zonnezeil bestaat uit acht bladen. Elk in open vorm vertegenwoordigt een membraan gespannen op een pneumoframe van buisvormige doorsnede met een diameter van 150 mm, gemaakt van een polyethertereftalaatfilm met een dikte van 20 m en een lopend gewicht van 28 g/m2. Het oppervlak van het membraan gespannen over het frame is 75 m2. Het is gemaakt van een 5 µm dikke polyethyleentereftalaatfilm die aan één zijde gemetalliseerd is en een gewicht per lengte-eenheid van 7 g/m2. Het gemetalliseerde oppervlak van het membraan is naar de zon gericht. Het pneumoframe dient om het plaatsingsproces van het SP-blad te organiseren, een bepaalde vorm te behouden en stijfheid te garanderen bij de overdracht van krachten en momenten van de druk van de zonnewind op het blad. De stijfheid van het pneumoframe en de stabiliteit ervan wordt verzekerd door de restdruk van het werkgas (stikstof) in het pneumoframe, die ongeveer 7000 Pa bedraagt. Het mes komt uit de rol en krijgt vorm wanneer de pyro-locks worden geactiveerd.

Startschema voor zonnezeilen

naar het voorbeeld van de kosmos -1

Het apparaat met de joint venture maakt samen met het booster-aandrijfsysteem (RDP) en de beschermkap deel uit van de head-unit (GB) van het draagraket. De structurele basis van de KASP is een instrumentenplatform waarop de RDU met het daarop gemonteerde detachementsysteem, een beschermende behuizing, een zeilblok, instrumentatie en servicesystemen zijn gemonteerd. Het instrumentenplatform wordt op de adapter (frame) van het lanceervoertuig geïnstalleerd en met pyrolocks eraan verbonden. De hermetische bodem herbergt de RDU-bevestigingen, een 400 MHz-antenne, een GPS-antenne, S-bandantennes, zonnesensoren, twee camera's, gasmondstukken van het oriëntatie- en stabilisatiesysteem en panelen van foto-elektrische converters. Op de resterende vrije ruimte van de bodem van de buitenste en binnen gecoat met optische eigenschappen die de vereiste thermische omstandigheden bieden. Aan de binnenkant van het platform bevinden zich DM- en S-band radiocomplexen, een GPS-ontvanger, een boordcomputer, een microversnellingssensor, een CRS-eenheid, een batterij, twee gasflessen, ontvanger en appendages SOiS. Een blok zeilen is geïnstalleerd op de bovenste flens van het platform - een rek waarop de assemblages van zeilen worden geplaatst met aandrijvingen, een vulsysteem, bevestigings- en losmechanismen. Voordat het in de werkbaan wordt gelanceerd, wordt het CASP afgesloten door een beschermende radiotransparante behuizing. De massa van de CASP voordat de apogee-motor wordt ingeschakeld, is 130 kg en vóór de opening van het zonnezeil 63,7 kg.

BEREKENING VAN DE VERSNELLINGSTIJD DIE NODIG IS OM DE ZWAARTEKRACHT VAN DE AARDE TE VERLATEN

Beschouw als voorbeeld de versnelling tot parabolische snelheid van een ruimtevaartuig dat is uitgerust met een zonnezeil tijdens het verlaten van de geostationaire baan. Laat de lanceringsmassa van het ruimtevaartuig 2000 kg zijn, het ruimtevaartuigoppervlak 10000 m2, lineaire massa materiaal SP \u003d 7 g / m2. Dan hebben we: mpar \u003d S SP \u003d 10000 m2 7 g / m2 \u003d 70000 g \u003d 70 kg

De totale kracht die op de joint venture werkt is F= S · p = 10000 · 10 -5 = 0,1 H; Laten we de versnelling van het ruimtevaartuig bepalen F = m · a;

Laten we de karakteristieke snelheid vinden die het ruimtevaartuig moet ontwikkelen om de zwaartekracht van de aarde te verlaten

Bereken de versnellingstijd

MOB (interorbitale sleepboot) MET JV

MOB met behulp van een zonnezeil is een nieuw type ruimtevaartuig met een massa van enkele honderden kilogrammen en een zeiloppervlak van enkele hectaren, bewegend onder invloed van zonlicht, versneld en autonoom bestuurd, zonder de kosten van de werkvloeistof van de motor. Het ontwerp heeft twee ringvormige, frameloze, filmzeilen die in tegengestelde richting draaien en hun vorm behouden onder invloed van middelpuntvliedende krachten. Het schip wordt bestuurd en georiënteerd met behulp van gyroscopische krachten. Want dit schip, dat in de ruimte vliegt, heeft niet veel energie nodig. Kleine krachten kunnen langzaam en gestaag versnellen voertuig tot grote snelheden. Omdat energie massa heeft, levert zonlicht dat een dunne film raakt - een zonnezeil - die kracht. De aantrekkingskracht van de zon zorgt voor een andere kracht. De druk van licht en zwaartekracht kunnen ruimtevaartuigen overal in het zonnestelsel vervoeren. Na een jaar accelereren kan een zonnezeil een snelheid van honderd kilometer per seconde bereiken, waardoor de raketten van vandaag ver achterblijven. Omdat zo'n schip niet vanaf de aarde kan vertrekken, moet het zonnezeil in de ruimte worden gebouwd. Hoewel het frame een enorm gebied in beslag zal nemen, zal het (samen met de materialen) licht genoeg zijn om het in 1-2 space shuttle-vluchten in een baan om de aarde te brengen. Wanneer het in een baan rond de aarde beweegt, kan het zeil het ruimtevaartuig slechts op de ene helft van de omwenteling versnellen; in de tweede helft (aankomende beweging ten opzichte van de zon) van de omwenteling, moet het zeil in de richting van de zonnestralen worden gedraaid remmen te voorkomen. Dit nadeel van MOB op het zonnezeil kan worden vermeden door extra ruimtevaartuigen te gebruiken die zonlicht opvangen en het met behulp van een zendantenne naar het zonnezeil van de MOB sturen. Met behulp van meerdere van dergelijke hulp, permanent werkende ruimtevaartuigen met een gebied van ontvangstantennes dat aanzienlijk groter is dan dat van de MOB, is het mogelijk om een ​​constante versnelling van de MOB te garanderen. Met dezelfde richting van de initiële lichtbundels en de gefocusseerde bundel van de zendantenne, zal de totale impuls die op het hulpruimtevaartuig werkt gelijk zijn aan nul. Als de richtingen van de bundels niet samenvallen, wordt het noodzakelijk om op hulpruimtevaartuigen te gebruiken Jet motoren, zoals een ERD, om een ​​onevenwichtige impuls te compenseren.

Schema van de vlucht van de MOB onder zonnezeil. 1- Hulpruimtevaartuig. 2- Ontvangende antennes zonnestraling. 3- Zendantenne. 4- Ontvangstantenne MOB. 5- MOB.

GEVOLGTREKKING

Het idee van de joint venture heeft, gedurende bijna 100 jaar van zijn bestaan, bepaalde veranderingen ondergaan. Het vooruitzicht om in de nabije toekomst een hightech interstellaire sonde op een zonnezeil te lanceren met een snelheid hoger dan 0,01 met zeer intrigerend. De kosten van een sonde op zonnezeilen zijn vele ordes van grootte lager dan de kosten van een sonde met een raketmotor.Theoretisch kan een schip met een zonnezeil snelheden bereiken van 100.000 km/s of zelfs hoger. Als zo'n sonde in 2010 in de ruimte was gelanceerd, zou hij (onder ideale omstandigheden) in 2018 Voyager 1 hebben ingehaald, wat 41 jaar zou hebben geduurd voor deze reis. Voyager 1 (gelanceerd in 1977) is momenteel 12 lichturen verwijderd en is het verst verwijderde ruimtevaartuig van de aarde. Dit bewijst maar weer eens dat een ruimtevaartuig met een SP een orde van grootte efficiënter is dan traditionele satellieten.

Om een ​​echt werkend ruimtevaartuig met succes specifieke taken te laten uitvoeren met behulp van een zonnezeil, moet je veel technische problemen oplossen, nadenken en nieuwe technische oplossingen en ideeën implementeren. Misschien wel de meest opwindende SP-missie in de nabije toekomst is om een ​​ruimtevaartuig te sturen dat het zeil opent in de buurt van de baan van Venus of zelfs Mercurius, en dan voorbij het zonnestelsel gaat en binnen enkele decennia de heliopauze bereikt. Dit apparaat zal de interactie van de zon met de melkweg ter plaatse kunnen observeren. Dit is geen gemakkelijke taak, zoals elk werk dat verband houdt met het maken van ruimtevaartuigen. Maar succesvolle tests van ruimtezeilboten suggereren dat als je het serieus neemt, alles goed zal komen.

30 mei 2015 de eerste test zal plaatsvinden in een baan om de aarde zonnezeil LightSail-1- apparaten waarmee in de toekomst ruimtevluchten over de langste afstanden kunnen worden gemaakt. Vandaag zullen we het vertellen wat is een zonnezeil?, wat zijn zijn vooruitzichten, evenals over de rol van de beroemde astronoom Carl Sagan en de Russische wetenschapper Friedrich Zander bij het ontstaan ​​van dit idee.

Operatie principe

Een zonnezeil is een apparaat dat de druk van zonlicht gebruikt om spiegelend oppervlak om het ruimtevaartuig voort te stuwen.

Het gebruik van deze technologie zal het mogelijk maken om zelfs de langste ruimtevluchten te maken, want om in de interstellaire ruimte te bewegen, hoeft het schip geen enorme voorraad fysieke brandstof aan boord te hebben - de bron van beweging zal overal zijn.

Natuurlijk, hoe verder de afstand van het ruimtevaartuig met het zonnezeil tot de lichtbron, hoe lager de druk zal zijn. Maar tenslotte zijn de enorme uitgestrektheden van het heelal een vacuüm, daarom zal er geen kracht zijn die de beweging van het ruimtevaartuig vertraagt. Maar zelfs het zwakste licht van verre sterren zal de vluchtsnelheid geleidelijk verhogen.

Er wordt aangenomen dat een ruimtevaartuig, voortgestuwd door een zonnezeil van voldoende grootte, een snelheid kan bereiken van ongeveer een tiende van de lichtsnelheid.

Er zijn ook ideeën die suggereren om de belangrijkste bewegingsbron van zo'n zeil te vervangen van zonlicht naar een laserstraal. Aanvankelijk moest het de bron van deze straal op aarde vaststellen, maar nu zijn er veel meer gedurfde voorstellen om dergelijke structuren ergens op gescheiden planeten te creëren. zonnestelsel of zelfs bij ruimtestations in de interstellaire ruimte. De ideale optie er zal een inzet zijn hele systeem laserinstallaties op weg naar andere sterren. Maar dit is een kwestie van de verre toekomst.

Verhaal

De oorsprong van het idee van een zonnezeil is te vinden in de werken van de beroemde Schotse natuurkundige James Maxwell (tweede helft van de negentiende eeuw), die de elektromagnetische theorie van licht formuleerde en het bestaan ​​van lichtdruk voorspelde.

Dromen van ruimteschepen, die onder de druk van het zonlicht zal bewegen, verscheen al aan het einde van de negentiende eeuw in de werken van sciencefictionschrijvers. Bijvoorbeeld in de roman "The Unusual Adventures of a Russian Scientist" van de Fransen Georges le Fort en Henri de Countess in kwestie over de expeditie naar Venus, waarbij een enorme parabolische spiegel werd gebruikt voor beweging.

Ironisch genoeg was het de Russische wetenschapper die het allereerste echte ontwerp van een vliegtuig op een zonnezeil ontwikkelde. De Sovjet-ingenieur Friedrich Zander diende in 1924 een aanvraag in bij de Commissie voor Uitvindingen, maar de experts vonden het te fantastisch en wezen het af.

In het Westen wordt het idee om een ​​zonnezeil te maken in de eerste plaats geassocieerd met de beroemde astronoom, astrofysicus en wetenschapspopularisator Carl Sagan. Hij was een groot voorstander van interstellaire vluchten en als wetenschapper werd hij een van NASA's meest gerespecteerde adviseurs.

Sagan noemde voor het eerst het idee van een zonnezeil in 1976. Daarvoor had hij te maken met het probleem van de onmogelijkheid van lange afstanden ruimtevluchten met behulp van vliegtuigen op basis van een fysieke motor. Maar het zonnezeil maakte het in theorie mogelijk om uit deze technologische impasse te komen.

In 1980 richtten Carl Sagan en gelijkgestemde wetenschappers, andere beroemde wetenschappers, de Planetary Society op, wiens doel het is om de ruimte te verkennen, op zoek te gaan naar buitenaards leven en ook projecten te ondersteunen die hierop gericht zijn. Deze organisatie is een van de belangrijkste supporters en lobbyisten van het idee van zonnezeilen.

Aanmaakpogingen

In 1974 slaagden ingenieurs er voor het eerst in om de zonnewind te "beteugelen". Dit gebeurde in het kader van de lancering van het Amerikaanse automatische interplanetaire station Mariner-10. De zonnepanelen fungeerden als een zonnezeil. Ze werden ingezet onder juiste hoek naar de zon, waardoor het mogelijk werd om de positie van het schip in de ruimte te corrigeren.

Het volgende ontwerp, vergelijkbaar met een zonnezeil, was de Znamya-2-reflector, in 1993 geïnstalleerd op het orbitale station Mir. Maar het werd niet gebruikt als versneller, maar als extra lichtbron voor de aarde. Dit ontwerp heeft op het oppervlak van onze planeet een enorme "zonnestraal" gecreëerd met een diameter van 8 kilometer.

In de toekomst stond het proces van het maken en inzetten van zonnezeilen een echt kwaad lot tegemoet. Dus in 2005 viel de Russische raket Volna tijdens de lancering en bracht de Kosmos-1-satelliet met een zonnezeil met een diameter van 30 meter in een baan om de aarde.

Pogingen om zonnezeilen te lanceren mislukten in 2001 en 2005. De Falcon 1-raket van het Amerikaanse bedrijf, gelanceerd in augustus 2008, zou ook een zonnezeil, NanoSail-D, in een baan om de aarde brengen. Maar ze viel in de derde minuut van de vlucht.

De eerste echt succesvolle lancering van een zonnezeil vond plaats in 2010 als onderdeel van het Japanse project IKAROS. Japanse ingenieurs stuurden de ruimte in en konden een polyamidefilm met een dikte van 7,5 micron en een oppervlakte van 196 vierkante meter volledig inzetten.

Dit zonnezeil functioneerde vele maanden tijdens de vlucht van het automatische interplanetaire station Akatsuki naar Venus. Wellicht is hij nog actief, maar sinds 2012 is er geen verbinding meer met het toestel.

In november 2010 lanceerde de Amerikaanse Minotaur-4-raket het NanoSail-D2 zonnezeil in een baan om de aarde. Het object vloog acht maanden rond de aarde en veel bewoners van onze planeet slaagden erin het aan de nachtelijke hemel te zien in de vorm van een heldere stip die door de lucht zweefde.

En dan weer een mislukking. Of beter gezegd: gebrek aan geluk. In januari 2015 was NASA van plan om een ​​Sunjammer-zonnezeil, genoemd naar het gelijknamige verhaal van Arthur Clarke, in een baan om de aarde te lanceren met behulp van een eigen Falcon 9-draagraket. Het zou het grootste object in zijn soort in de geschiedenis worden, want het heeft een oppervlakte van ongeveer 1200 vierkante meter.

Maar in november 2014 werd bekend dat het Amerikaanse ruimtevaartagentschap deze lancering annuleerde, dus de Falcon 9-raket ging in een baan om de aarde zonder zonnezeil aan boord. De lancering van Sunjammer is voorlopig uitgesteld tot 2018.

Huidige en toekomstige projecten

Nu terug naar de Planetaire Maatschappij. Hij was het die de lancering van het LightSail-1 zonnezeil initieerde, waarvan de testtoepassing op 30 mei 2015 zal plaatsvinden. Toegegeven, tot nu toe hebben we het alleen over de ontwikkeling van technologieën, en niet over een volwaardig project.

Het LightSail-1 zeil heeft een oppervlakte van 32 vierkante meters. Het zal worden gekoppeld aan een miniatuur CubeSat-satelliet (hetzelfde als NanoSail-D2). Het doel van deze lancering is om systemen voor het uitzetten van zeilen te testen, evenals controle- en communicatiesystemen. Het apparaat zal maximaal tien dagen in een baan om de aarde werken. Tegelijkertijd kan het vanaf de aarde worden waargenomen in donkere tijd dagen.

Als deze testtesten een positief resultaat geven, zal de Planetary Society al in 2016 een volwaardig zonnezeil LightSail-1 in een baan om de aarde brengen. Het zal werken op een hoogte van 800 kilometer, terwijl de bedrijfstijd van dit apparaat ongeveer vier maanden zal zijn.

De makers van LightSail-1 hopen in deze tijd de mogelijkheid te onderzoeken om met een zonnezeil in de ruimte te manoeuvreren.

Interessant is dat de Planetary Society besloot om hulp te zoeken bij de financiering van dit project van alle bewoners van de aarde. De organisatie lanceerde een inzamelingsactie op de Kickstarter-website. Het begon slechts een paar dagen geleden en heeft al ongeveer 763 duizend dollar verzameld tegen de oorspronkelijk gevraagde 200 duizend. Op dit moment hebben meer dan 15 duizend mensen gedoneerd aan haar fonds.

Het kan gezegd worden dat echt verhaal zonnezeilen begint vlak voor onze ogen. Een mooie theorie die ons uitzicht geeft op interstellair reizen, blijft voorlopig slechts een theorie. Maar de komende decennia zal de praktijk uitwijzen hoe waar de aannames van Maxwell, Zander en Sagan zijn.

Zonnezeilen is echter slechts een van de vele technologieën die in de toekomst onze weg naar de sterren zullen openen. Over de rest, niet minder gewaagd en briljante ideeën, kan worden ingelezen.