Quyosh yelkani - yulduz chiqaradigan yorugʻlik va yuqori tezlikdagi gazlar (shuningdek, quyosh nuri bosimi deb ataladi) bosimi yordamida kosmik kemani harakatga keltirish usuli. Keling, uning qurilmasini batafsil ko'rib chiqaylik.
Yelkandan foydalanish uzoq umr koʻrish bilan birga arzon narxlardagi kosmik sayohatni anglatadi. Ko'pgina harakatlanuvchi qismlarning etishmasligi, shuningdek, yoqilg'idan foydalanish zarurati tufayli bunday kema foydali yuklarni etkazib berish uchun qayta ishlatilishi mumkin. Ba'zan yorug'lik yoki foton yelkanlari ham ishlatiladi.
Tushuncha hikoya
Iogannes Kepler bir marta kometaning dumi Quyoshdan uzoqqa qaraganini payqagan va bu effektni aynan yulduz deb hisoblagan. 1610 yilda Galileyga yozgan maktubida u shunday deb yozgan edi: "Kemani quyosh shabadasiga moslashtirilgan yelkan bilan ta'minlang, shunda bu bo'shliqni o'rganishga jur'at etganlar bo'ladi". Ehtimol, bu so'zlar bilan u "kometa dumi" hodisasiga ishora qilgandir, garchi bu mavzu bo'yicha nashrlar bir necha yil o'tgach paydo bo'lgan.
Jeyms K. Maksvell XIX asrning 60-yillarida elektromagnit maydon nazariyasini varadiatsiya, bunda u yorug'likning impulsga ega ekanligini va shuning uchun jismlarga bosim o'tkazishi mumkinligini ko'rsatdi. Maksvell tenglamalari engil bosimli harakatlanishning nazariy asosini beradi. Shu sababli, 1864 yildayoq fizika jamoatchiligi ichida va tashqarisida quyosh nuri jismlarga bosim o'tkazuvchi impuls olib borishi ma'lum edi.
Avval Pyotr Lebedev 1899-yilda yorugʻlik bosimini eksperimental tarzda koʻrsatgan, soʻngra Ernest Nikols va Gordon Xull 1901-yilda Nikols radiometri yordamida xuddi shunday mustaqil tajriba oʻtkazishgan.
Albert Eynshteyn massa va energiyaning ekvivalentligini tan olgan boshqa formulani taqdim etdi. Endi biz shunchaki p=E/c ni impuls, energiya va yorug'lik tezligi o'rtasidagi nisbat sifatida yozishimiz mumkin.
Svante Arrhenius 1908 yilda yulduzlararo masofalarda tirik sporalarni olib o'tadigan quyosh nurlari bosimi ehtimoli va natijada panspermiya tushunchasini bashorat qilgan. U yorug'lik jismlarni yulduzlar orasida harakatlantirishi mumkinligini ta'kidlagan birinchi olim edi.
Fridrix Zander quyosh yelkanining texnik tahlilini o'z ichiga olgan maqola chop etdi. U "katta va juda yupqa oyna varaqlaridan foydalanish" va "kosmik tezlikka erishish uchun quyosh nuri bosimi" haqida yozgan.
Ushbu texnologiyani ishlab chiqish boʻyicha birinchi rasmiy loyihalar 1976-yilda Jet qoʻzgʻalish laboratoriyasida Halley kometasi bilan taklif qilingan uchrashuv missiyasi uchun boshlangan.
Quyosh yelkanlari qanday ishlaydi
Yorug'lik sayyora orbitasidagi yoki ichidagi barcha transport vositalariga ta'sir qiladisayyoralararo fazo. Misol uchun, Marsga uchadigan an'anaviy kosmik kema Quyoshdan 1000 km dan ortiq masofada joylashgan bo'lar edi. Ushbu effektlar 1960-yillardagi birinchi sayyoralararo kosmik kemadan beri kosmik sayohat traektoriyasini rejalashtirishda hisobga olingan. Radiatsiya ham avtomobilning holatiga ta'sir qiladi va bu omil kemani loyihalashda hisobga olinishi kerak. Quyosh yelkanidagi kuch 1 nyuton yoki undan kamroq.
Ushbu texnologiyadan foydalanish yulduzlararo orbitalarda qulay, bu yerda har qanday harakat past tezlikda amalga oshiriladi. Yengil yelkanning kuch vektori quyosh chizig'i bo'ylab yo'n altirilgan bo'lib, bu orbitaning energiyasini va burchak momentini oshiradi, bu esa kemaning quyoshdan uzoqlashishiga olib keladi. Orbitaning moyilligini o'zgartirish uchun kuch vektori tezlik vektori tekisligidan tashqarida bo'ladi.
Joylashuvni boshqarish
Koinot boʻylab sayohat qilishda kerakli pozitsiyaga erishish va uni oʻzgartirish uchun kosmik kemaning munosabatni boshqarish tizimi (ACS) zarur. Qurilmaning o'rnatilgan pozitsiyasi juda sekin o'zgaradi, ko'pincha sayyoralararo kosmosda kuniga bir darajadan kamroq. Bu jarayon sayyoralar orbitalarida ancha tez sodir bo'ladi. Quyosh yelkanidan foydalanadigan avtomobilni boshqarish tizimi barcha orientatsiya talablariga javob berishi kerak.
Boshqarish idishning bosim markazi va uning massa markazi oʻrtasidagi nisbiy siljish orqali erishiladi. Bunga boshqaruv qanotlari, alohida yelkanlarni siljitish, boshqaruv massasini siljitish yoki reflektorni o'zgartirish orqali erishish mumkin.qobiliyatlar.
Toʻxtab turish holati aniq momentni nolda ushlab turish uchun ACSni talab qiladi. Yelkanning kuch momenti traektoriya bo'ylab doimiy emas. Quyoshdan masofa va burchakka qarab oʻzgarishlar, bu yelkan milini toʻgʻrilaydi va tayanch konstruksiyaning ayrim elementlarini burishtiradi, natijada kuch va moment oʻzgaradi.
Cheklovlar
Quyosh yelkanlari Yerdan 800 km dan pastroq balandlikda ishlay olmaydi, chunki bu masofagacha havo qarshilik kuchi yorugʻlik bosimi kuchidan oshib ketadi. Ya'ni, quyosh bosimining ta'siri zaif seziladi va u shunchaki ishlamaydi. Yelkanli kemaning aylanish tezligi orbita bilan mos bo'lishi kerak, bu odatda disk konfiguratsiyasi uchun muammo hisoblanadi.
Ishlash harorati quyosh masofasi, burchakka, nurni aks ettirishga, old va orqa radiatorlarga bog'liq. Yelkan faqat harorat uning moddiy chegaralarida saqlanadigan joyda ishlatilishi mumkin. Agar kema shunday sharoitlarga ehtiyotkorlik bilan ishlab chiqilgan bo'lsa, uni odatda quyoshga yaqin joyda, taxminan 0,25 AB atrofida ishlatish mumkin.
Konfiguratsiya
Erik Drexler maxsus materialdan quyosh yelkanining prototipini yasadi. Bu qalinligi 30 dan 100 nanometrgacha bo'lgan yupqa alyuminiy plyonka paneli bo'lgan ramka. Yelkan aylanadi va doimo bosim ostida bo'lishi kerak. Ushbu turdagi struktura birlik massasi uchun yuqori maydonga ega va shuning uchuntezlashuvi joylashtiriladigan plastik plyonkalarga qaraganda "ellik baravar tezroq". Bu yelkanning qorong'i tomonida ustunlar va egizak chiziqlar bo'lgan kvadrat yelkan. Simlarni ushlab turish uchun to'rtta kesishuvchi ustun va bitta markazga perpendikulyar.
Elektron dizayn
Pekka Janxunen elektr yelkanni ixtiro qildi. Mexanik jihatdan u an'anaviy yorug'lik dizayni bilan juda kam umumiylikka ega. Yelkanlar kema atrofida radial tarzda joylashtirilgan to'g'rilangan o'tkazgich kabellar (simlar) bilan almashtiriladi. Ular elektr maydonini yaratadilar. U atrofdagi quyosh shamolining plazmasiga bir necha o'nlab metrlarni cho'zadi. Quyosh elektronlari elektr maydoni tomonidan aks ettiriladi (an'anaviy quyosh yelkanidagi fotonlar kabi). Kema simlarning elektr zaryadini tartibga solish orqali boshqarilishi mumkin. Elektr yelkanida taxminan 20 km uzunlikdagi 50-100 ta tekislangan simlar mavjud.
U nimadan yasalgan?
Drekslerning quyosh yelkanlari uchun ishlab chiqilgan material qalinligi 0,1 mikrometr bo'lgan yupqa alyuminiy plyonkadir. Kutilganidek, u koinotda foydalanish uchun yetarli kuch va ishonchlilikni namoyish etdi, lekin katlama, ishga tushirish va joylashtirish uchun emas.
Zamonaviy dizayndagi eng keng tarqalgan material bu 2 mikron o'lchamdagi "Kapton" alyuminiy plyonkasi. U Quyosh yaqinidagi yuqori haroratga bardosh beradi va etarlicha kuchli.
Ba'zi nazariy narsalar bor edi"bo'shliqlar" yorug'lik to'lqin uzunligining yarmidan kam bo'lgan nanotubali mato to'rlari asosida ilg'or, kuchli, o'ta engil yelkanni yaratish uchun molekulyar ishlab chiqarish usullarini qo'llash haqidagi taxminlar. Bunday material faqat laboratoriyada yaratilgan va sanoat miqyosida ishlab chiqarish vositalari hali mavjud emas.
Yengil yelkan yulduzlararo sayohat uchun ajoyib istiqbollarni ochadi. Albatta, koinot bo'ylab sayohat qilishdan oldin hal qilinishi kerak bo'lgan ko'plab savollar va muammolar mavjud.
