Bayangkan layar bertenaga surya yang bisa mendorong pesawat ruang angkasa melalui ruang hampa udara seperti angin yang mendorong layar di Bumi. NASA dan badan antariksa lainnya menanggapi gagasan ini dengan serius dan sedang mengerjakan berbagai teknologi prototipe. Edward Montgomory adalah Manajer Area Teknologi Propulsi Berlayar Surya di NASA. Mereka baru saja menguji berlayar 20 meter (66 kaki) di fasilitas Plum Brook pusat penelitian Glenn di Sandusky, Ohio.
Dengarkan wawancara: NASA Tests a Solar Sail (3,7 mb)
Atau berlangganan ke Podcast: universetoday.com/audio.xml
Kain Fraser - Bisakah Anda memberi saya beberapa latar belakang tentang layar matahari secara umum?
Edward Montgomery - Ini adalah teknologi yang sudah lama diminati agensi kami, tetapi sejarahnya kembali beberapa ratus tahun ke Fredrick Sander pada pergantian abad (19). Dalam waktu yang lebih baru, kami telah menemukan bahwa kemajuan dalam beberapa bidang tertentu telah membuatnya menjadi sesuatu yang benar-benar harus kita perhatikan. Bahan komposit yang telah keluar dalam beberapa tahun terakhir, seperti dalam peralatan olahraga yang terbuat dari batang ultra ringan, dan teknologi film yang dalam beberapa hal terkait dengan industri bahan dan bidang sirkuit terpadu misalnya dan aditif cat. Bidang-bidang ini telah memungkinkan untuk membangun struktur di ruang angkasa yang mirip gossamer dan kami tidak pernah benar-benar mampu melakukannya sampai beberapa dekade sebelumnya (sekarang) dan sekali Anda bisa mendapatkan jenis massa turun sangat rendah, maka itu tidak butuh banyak kekuatan untuk mendapatkan akselerasi dan daya dorong yang baik.
Bagaimana cahaya dapat memberikan tenaga pada aluminium foil di ruang angkasa?
Itu properti sangat menarik yang dimiliki cahaya; itu tidak benar-benar memiliki massa, sehingga tidak dapat memantul dari sesuatu, tetapi sebenarnya itu berinteraksi dengan penghalang; itu memberikan momentum untuk itu dan ini diteorikan oleh Einstein dan telah dibuktikan dalam sejumlah percobaan laboratorium.
Apa teknologi yang Anda uji di NASA saat ini?
Kami mengambil satu konsep layar surya tertentu yang merupakan layar persegi; memiliki 4 boom yang keluar dan di antara boom adalah layar segitiga dan sistem dirancang untuk membawa muatan yang ukurannya relatif sederhana: muatan Sains Robotic. Kami sedang melihat beberapa misi ke tata surya bagian dalam untuk mempelajari fisika Matahari dan bagaimana ia berinteraksi dengan Bumi.
Jadi, Anda akan mengirimkan layar surya Anda dari posisi kami; orbit Bumi, lebih dekat ke Matahari? Kedengarannya agak mundur bagiku.
Yah, daya dorong yang dihasilkan layar sebanding dengan kekuatan sinar matahari dan saat Anda mendekati Matahari, kekuatan propulsi itu naik sebagai kuadrat jarak saat Anda semakin dekat sehingga sebenarnya, ia bekerja jauh lebih baik. efisien dekat dengan Matahari Misi yang telah direncanakan untuk melihat tata surya luar; hampir semua dari mereka terlibat pertama pergi ke tata surya bagian dalam terbang dekat ke Matahari dan mendapatkan dorongan yang baik dan kemudian keluar. Tetapi misi jangka pendek yang kita lihat adalah misi yang melayang; mereka tidak berjalan sangat cepat. Ada titik keseimbangan antara tarikan gravitasi Bumi dan tarikan gravitasi Matahari yang disebut titik Lagrange, dan kami memiliki satelit yang berada di sana sekarang. Itu tidak memerlukan daya dorong tertentu, tetapi jika Anda ingin duduk dan melayang pada titik yang lebih dekat ke Matahari (untuk mencapai) titik tertentu di ruang angkasa, maka Anda harus memiliki beberapa kemampuan daya dorong dan para ilmuwan kami memiliki minat yang kuat pada keinginan untuk berada pada titik itu. Anda dapat membayangkan bagaimana itu bisa menjadi tempat yang menguntungkan untuk meletakkan beberapa instrumen di antara Bumi dan Matahari untuk memahami bagaimana sifat fisik itu.
Ok, jadi saya mengerti; itu akan seolah-olah Matahari adalah penggemar dan Anda memiliki layar Anda dan Anda membiarkannya melayang ke arah Matahari ke titik bahwa kekuatan energi Matahari yang datang dari itu sangat seimbang untuk menahan layar surya pada titik tersebut. Itu tidak akan melangkah lebih jauh atau lebih dekat.
Baik. Itu betul.
Eksperimen seperti apa yang akan Anda lakukan jika Anda bisa sedekat itu dan dapat mempertahankannya?
Saya seorang insinyur propulsi, bukan ilmuwan riset; mereka dapat melakukan pekerjaan yang jauh lebih baik untuk menjelaskan apa yang sebenarnya mereka pelajari, tetapi beberapa instrumen yang mereka rencanakan untuk menggunakannya mengukur magnetosfer, mereka mengukur partikel energi tinggi saat mereka lewat. Yang menarik adalah merasakan ejeksi massa koronal; ini adalah peristiwa flare besar yang terjadi di Matahari, yang begitu mereka mencapai Bumi benar-benar dapat mengganggu komunikasi kita dan mereka benar-benar dapat membahayakan dan menghancurkan peralatan elektronik yang sensitif. Kekerasan seperti itu pada tahun 1986 menyebabkan beberapa juta dolar kerusakan di Amerika Utara saja sehingga kami ingin dapat memprediksi peristiwa-peristiwa tersebut ketika terjadi dan jika kami memiliki waktu peringatan yang cukup, kami dapat mematikan peralatan kami atau dalam kondisi tertentu, menyimpannya. dari terluka sehingga penting untuk mengetahui kapan ejeksi massa koronal datang.
Apa yang bisa dimiliki masa depan untuk teknologi ini, dengan dapat menjelajahi tata surya luar?
Nah, itu poin yang bagus. Seperti yang baru saja saya sebutkan, ejeksi massa koronal ini juga bisa sangat berbahaya bagi astronot kita sehingga NASA dalam waktu dekat akan kembali ke Bulan dan Mars yang telah banyak dibahas. Kita harus dapat memprediksi kapan peristiwa-peristiwa ini (ejeksi massa koronal) terjadi sehingga para astronot kita bisa mendapatkan tempat berlindung yang aman dari peristiwa-peristiwa itu, jadi kita mungkin perlu memiliki satelit-satelit peringatan yang diposisikan di dekat bulan dan mars dan mungkin di sekitar tata surya untuk peringatan dalam melakukan itu. (Setelah itu) akhirnya di masa depan ada minat yang kuat untuk ingin memahami struktur tata surya kita di luar orbit Pluto, khususnya Heliopause, sekarang pesawat ruang angkasa Voyager baru saja memasuki wilayah itu; ada beberapa hasil menarik yang muncul di sana; dan ada banyak hal yang ingin kami ketahui di wilayah ruang itu. Tepat di luar itu adalah sesuatu yang disebut Oort Cloud yang konon merupakan area ruang di mana banyak komet yang kita lihat hidup sebagian besar hidup mereka, tetapi kadang-kadang mereka datang ke Matahari. Jadi ada sedikit ilmu yang harus dilakukan; mengamati dan mengeksplorasi tepat di luar tepi tata surya.
Apakah ada yang berbeda dalam membangun layar surya yang dapat melakukan perjalanan ke tata surya luar maka apa yang Anda kerjakan sekarang?
Tidak harus begitu. Anda dapat mengambil teknologi yang kami kejar sekarang untuk melakukan sinyal-sinyal ejeksi massa koronal ini dan Anda dapat mengirimkan layar itu dalam sebuah misi. Masalahnya adalah bahwa akan dibutuhkan atau lebih untuk mencapai Oort Clouds dan keluar ke Heliopause. Jika kita dapat membangun layar yang merupakan urutan besarnya atau sepersepuluh dari berat untuk jumlah area yang sama; itu berperforma 10 kali lebih baik jika Anda mau, maka kita dapat membuat misi yang sama dalam setengah waktu, jadi untuk benar-benar mulai mempertimbangkan misi itu, kami akan ingin membangun layar berperforma lebih tinggi untuk benar-benar melakukannya dan melakukannya dalam hidup kita, jika kamu mau.
Apa kerangka waktu sekarang di depan dengan prototipe yang Anda uji dan rencana masa depan Anda?
Itu sesuatu yang sedang banyak dipelajari di agensi saat ini; khususnya, ada komite penasihat sains yang bertemu dan menentukan apa prioritas sains mereka dan yang akan menentukan tanggal kebutuhan kapan layar harus siap. Ketika itu sudah siap ..., apa yang telah kami lakukan selama 3 tahun terakhir yang memuncak dalam tes di Plumbrook ini adalah melakukan yang terbaik yang kami bisa di lapangan untuk merancang dan mengoperasikan layar surya di lingkungan ruang yang disimulasikan. Langkah selanjutnya adalah naik ke ruang angkasa dan itu akan menjadi langkah penting. Kami benar-benar harus memiliki penerbangan layar matahari dan melihat bagaimana ia beroperasi di ruang angkasa: beban pada struktur layar jauh, jauh lebih sedikit daripada yang ada di sini di tanah. Gravitasi memberi beban pada layar 4000 kali lebih tinggi dari apa yang akan dilakukan Matahari. Jadi lingkungan yang benar-benar benar ada di luar angkasa dan kita harus membawanya (berlayar) untuk mengujinya. Itu 3-5 tahun lagi untuk melakukan hal semacam itu, dan kemudian akan siap untuk dimasukkan ke dalam misi sains; Tahap perencanaan misi dan pengembangan ruang nominal 3-5 tahun. Jadi, dalam dekade berikutnya, tentu saja, saya berharap untuk melihat layar surya terbang.
