Представьте себе парус на солнечной энергии, который может продвигать космический корабль сквозь космический вакуум, подобно ветру, который гонит парус здесь, на Земле. НАСА и другие космические агентства серьезно относятся к этой идее и работают над различными технологиями-прототипами. Эдвард Монтгомори - менеджер по технологиям компании Solar Sail Propulsion в NASA. Они только что проверили 20-метровый (66 футов) парус на заводе Plum Brook в исследовательском центре Гленна в Сандаски, штат Огайо.
Послушайте интервью: НАСА проверяет солнечный парус (3,7 мб)
Или подписаться на подкаст: universetoday.com/audio.xml
Фрейзер Каин - Можете ли вы дать мне общее представление о солнечных парусах в целом?
Эдвард Монтгомери - это технология, которой наше агентство интересовалось в течение некоторого времени, но история восходит на несколько сотен лет к Фредерику Сандеру на рубеже веков (19). В более поздние времена мы обнаружили, что достижения в нескольких конкретных областях сделали это то, что мы действительно должны изучить. Композитные материалы, появившиеся в последние пару лет, такие как спортивное снаряжение, изготовленное из сверхлегких стержней, и пленочные технологии, которые в некоторой степени связаны, например, с индустрией материалов и интегральными микросхемами. лакокрасочные добавки. Эти поля позволили построить в космосе структуры, похожие на паутинки, и мы никогда не были в состоянии сделать это до нескольких десятилетий назад (сейчас), и как только вы сможете снизить массу, тогда не нужно много сил, чтобы получить какое-то ускорение и хорошее движение.
Как свет может дать толчок алюминиевой фольге в космосе?
Это очень захватывающее свойство, которым обладает свет; на самом деле у него нет массы, поэтому он не может отскочить от чего-то, но на самом деле он взаимодействует с препятствиями; это действительно придает импульс, и это было теоретизировано Эйнштейном, и это было доказано в ряде лабораторных экспериментов.
Какую технологию вы сейчас тестируете в НАСА?
Мы берем одну особую концепцию солнечного паруса - квадратный парус; у него 4 стрелы, которые выходят, а между штангами - треугольные паруса, и эта система предназначена для перевозки относительно небольших по размеру полезных нагрузок: полезной нагрузки Robotic Science. Мы смотрим на несколько миссий во внутреннюю солнечную систему, чтобы изучить физику Солнца и его взаимодействие с Землей.
Таким образом, вы отправите свой солнечный парус с нашей позиции; орбита Земли, ближе к Солнцу? Звучит как будто для меня задом наперед.
Ну, тяга, которую может создать парус, пропорциональна силе солнечного света, и когда вы приближаетесь к Солнцу, сила этого движителя возрастает по мере приближения к квадрату расстояния, на самом деле, он работает гораздо больше. эффективно близко к Солнцу. Миссии, которые были запланированы, чтобы посмотреть на внешнюю солнечную систему; почти все они включали в себя, прежде всего, выход во внутреннюю солнечную систему, пролетая близко к Солнцу и получая хороший импульс, а затем уходя. Но ближайшие миссии, на которые мы смотрим, это миссии, которые парят; они не идут очень быстро. Между гравитационным притяжением Земли и гравитационным притяжением Солнца существует точка равновесия, называемая точкой Лагранжа, и у нас есть спутники, которые сейчас там находятся. Это не требует какого-то особого движения, но если вы хотите сидеть и парить в какой-то точке ближе к Солнцу (чтобы добраться) до этой конкретной точки в космосе, то вам нужно иметь некоторые двигательные возможности, и наши ученые проявляют большой интерес в желании быть в этой точке. Вы можете себе представить, как это может быть выгодным местом для размещения каких-либо инструментов между Землей и Солнцем, чтобы понять, каково это физическое свойство.
Хорошо, я так понимаю; было бы так, как если бы Солнце было веером, и у вас был свой парус, и вы позволяли ему дрейфовать вниз к Солнцу до такой степени, что сила исходящей от него энергии Солнца будет идеально сбалансирована, чтобы удерживать солнечный парус в этой точке. Это не будет идти дальше или идти ближе.
Правильно. Это правильно.
Какого рода эксперименты вы бы заинтересовались, если бы вы могли подобраться так близко и иметь возможность удержаться на станции?
Я инженер по движению, а не исследователь; они могут гораздо лучше объяснить, что именно они изучают, но некоторые инструменты, которые они планируют надеть, измеряют магнитосферу, они измеряют частицы высокой энергии, проходя мимо. Особый интерес вызывает ощущение выброса корональной массы; это большие вспышки, которые происходят на Солнце, когда они достигают Земли, могут реально нарушить нашу связь, и они могут повредить и уничтожить чувствительное электронное оборудование. Такая вспышка в 1986 году привела к ущербу в несколько миллионов долларов только в Северной Америке, поэтому мы хотим иметь возможность прогнозировать эти события, когда они происходят, и, если у нас будет достаточно времени для предупреждения, мы можем выключить наше оборудование или, в определенных условиях, оставить их от получения травмы, поэтому важно знать, когда происходит выброс корональной массы.
Что может ожидать в будущем эта технология с возможностью исследовать внешнюю солнечную систему?
Ну, это хороший момент. Как я только что упомянул, эти выбросы корональной массы также могут быть очень вредными для наших астронавтов, поэтому НАСА надеется в ближайшем будущем вернуться на Луну и Марс, о которых было много дискуссий. Нам нужно будет иметь возможность предсказать, когда эти события (выбросы корональной массы) произойдут, чтобы наши астронавты могли добраться до убежищ от этих событий, поэтому нам, вероятно, потребуется разместить эти предупреждающие спутники вблизи Луны и Марса и, возможно, вокруг Солнечная система для предупреждения в этом. (После этого), в конце концов, в будущем возникнет серьезный интерес к желанию понять структуру нашей солнечной системы вне орбиты Плутона, в частности, Гелиопаузу, теперь космический аппарат Voyager только что вошел в этот регион; там были некоторые интересные результаты, возвращающиеся туда; и есть много того, о чем мы хотели бы знать в этой области космоса. Сразу за этим находится нечто, называемое Облаком Оорта, которое, предположительно, является пространственной областью, где многие кометы, которые мы видим, живут большую часть своей жизни, но иногда они попадают на Солнце. Таким образом, предстоит сделать довольно много науки; Наблюдение и разведка за пределами Солнечной системы.
Будет ли что-то отличаться в построении солнечного паруса от того, что могло бы вылететь во внешнюю солнечную систему, тогда над чем вы работаете сейчас?
Это не должно быть. Вы могли бы использовать технологию, которую мы сейчас применяем, чтобы делать эти сигналы выброса корональной массы, и вы можете отправить этот парус на задание. Проблема в том, что потребуется или больше, чтобы добраться до этих Облаков Оорта и выйти в Гелиопаузу. Если мы сможем построить парус, который будет на порядок или десятую часть веса для того же количества площади; то есть, если вы будете выполнять в 10 раз лучше, тогда мы сможем выполнить ту же миссию в два раза быстрее, поэтому, чтобы действительно приступить к рассмотрению этой миссии, мы захотим построить паруса с более высокими характеристиками, чтобы действительно делать это и делать это в течение нашей жизни, если вы будете.
Сколько времени уходит на разработку прототипа, который вы тестируете, и ваших будущих планов?
Это то, что сейчас очень много изучают в агентстве; в частности, существует научно-консультативный комитет, который проводит заседания и определяет их научные приоритеты и определяет дату, когда должны быть готовы паруса. Когда он может быть готов… хорошо, что мы делаем за последние 3 года, кульминацией которых стали эти тесты в Пламбруке, - это сделать все возможное на месте, чтобы спроектировать и эксплуатировать солнечный парус в моделируемой космической среде. Следующий шаг - полет в космос, и это будет важный шаг. Нам действительно нужно совершить полет солнечного паруса и посмотреть, как он работает в космосе: нагрузки на конструкцию паруса намного, намного меньше, чем здесь, на земле. Гравитация создает нагрузку на паруса в 4000 раз выше, чем Солнце. Таким образом, в космосе действительно истинная среда, и мы должны поднять его (парус), чтобы проверить его. Это еще 3-5 лет, чтобы сделать подобные вещи, и тогда он будет готов к внедрению в научную миссию; Фаза планирования и разработки космической миссии 3-5 лет. Итак, в течение следующего десятилетия, конечно, я ожидаю увидеть полет солнечного паруса.
