Kita semua akrab dengan gagasan berlayar surya untuk menjelajahi Tata Surya, menggunakan tekanan cahaya dari Matahari. Tapi ada sistem propulsi lain yang bisa memanfaatkan kekuatan Matahari, layar listrik, dan itu ide yang sangat menarik.
Beberapa minggu yang lalu, saya menjawab pertanyaan yang diajukan seseorang tentang sistem propulsi eksotis favorit saya, dan saya mengemukakan beberapa ide yang menurut saya menarik: layar surya, roket nuklir, mesin ion, dll. Tetapi ada sistem propulsi lain yang terus muncul. , dan saya benar-benar lupa menyebutkan, tapi itu salah satu ide terbaik yang pernah saya dengar: layar listrik.
Seperti yang mungkin Anda ketahui, layar matahari berfungsi dengan memanfaatkan foton cahaya yang mengalir dari Matahari. Meskipun foton tidak memiliki massa, mereka memiliki momentum, dan dapat mentransfernya ketika memantul dari permukaan reflektif.
Selain cahaya, Matahari juga menghembuskan aliran partikel bermuatan - angin matahari. Sebuah tim insinyur dari Finlandia, yang dipimpin oleh Dr. Pekka Janhunen, telah mengusulkan pembuatan layar listrik yang akan menggunakan partikel-partikel ini untuk membawa pesawat ruang angkasa ke Tata Surya.
Untuk memahami cara kerjanya, saya perlu memasukkan beberapa konsep ke dalam otak Anda.
Pertama, Matahari Bola radiasi mematikan di langit itu. Seperti yang mungkin Anda ketahui, ada aliran partikel bermuatan yang stabil, terutama elektron dan proton, yang menjauh dari Matahari ke segala arah.
Para astronom tidak sepenuhnya yakin bagaimana, tetapi beberapa mekanisme di korona Matahari, atmosfer atasnya, mempercepat partikel-partikel ini pada kecepatan lepas. Kecepatan mereka bervariasi dari 250 hingga 750 km / s.
Angin matahari bergerak menjauh dari Matahari, dan keluar ke angkasa. Kita melihat efeknya pada komet, memberi mereka ciri khasnya, dan itu membentuk gelembung di sekitar Tata Surya yang dikenal sebagai heliosphere. Di sinilah angin matahari dari Matahari bertemu dengan angin matahari kolektif dari bintang-bintang lain di Bima Sakti.
Faktanya, pesawat ruang angkasa NASA Voyager baru-baru ini melewati wilayah ini, akhirnya menuju ruang antarbintang.
Angin matahari memang menyebabkan tekanan langsung, seperti angin yang sebenarnya, tetapi sangat lemah, sebagian kecil dari tekanan cahaya yang dialami layar matahari.
Tetapi angin matahari mengandung aliran proton dan elektron bermuatan positif, dan inilah kuncinya.
Layar listrik bekerja dengan menarik kawat yang sangat tipis, hanya 25 mikron tebal, tetapi panjang 20 kilometer. Wahana antariksa ini dilengkapi dengan panel surya dan senjata elektron yang hanya membutuhkan beberapa ratus watt untuk menjalankannya.
Dengan menembakkan elektron ke luar angkasa, pesawat ruang angkasa mempertahankan kondisi bermuatan sangat positif. Karena proton dari Matahari juga bermuatan positif, ketika mereka menemukan tether bermuatan positif, mereka “melihatnya” hambatan besar 100 meter, dan menabraknya.
Dengan memberikan momentum mereka ke tambatan dan pesawat ruang angkasa, ion mempercepatnya dari Matahari.
Jumlah akselerasi sangat lemah, tetapi tekanan konstan dari Matahari dan dapat bertambah dalam jangka waktu yang lama. Misalnya, jika pesawat ruang angkasa 1.000 kg memiliki 100 kabel yang memanjang ke segala arah, itu bisa menerima akselerasi 1 mm per detik per detik.
Pada detik pertama ia berjalan 1 mm, dan kemudian 2 mm di detik berikutnya, dll. Selama setahun, pesawat ruang angkasa ini bisa melaju 30 km / s. Sebagai perbandingan, pesawat ruang angkasa tercepat di luar sana, NASA Voyager 1, hanya melaju sekitar 17 km / s. Jadi, jauh lebih cepat, pasti pada kecepatan lepas dari Tata Surya.
Salah satu kelemahan dari metode ini, sebenarnya, adalah tidak akan bekerja di magnetosfer Bumi. Jadi pesawat ruang angkasa bertenaga listrik perlu diangkut dengan roket tradisional yang jauh dari Bumi sebelum dapat membentangkan layarnya dan menuju ke luar angkasa.
Saya yakin Anda bertanya-tanya apakah ini perjalanan satu arah untuk menjauh dari Matahari, tetapi sebenarnya tidak. Sama seperti dengan layar matahari, layar listrik dapat diputar. Bergantung pada sisi mana dari berlayar angin matahari, ia menaikkan atau menurunkan orbit pesawat ruang angkasa dari Matahari.
Pukul layar di satu sisi dan Anda menaikkan orbitnya untuk melakukan perjalanan ke Tata Surya luar. Tetapi Anda juga bisa menyerang sisi lain dan menurunkan orbitnya, sehingga memungkinkannya untuk turun ke Tata Surya bagian dalam. Ini adalah sistem propulsi yang sangat serbaguna, dan Matahari melakukan semua pekerjaan.
Walaupun ini terdengar seperti fiksi ilmiah, sebenarnya ada beberapa tes dalam karya. Satelit prototipe Estonia diluncurkan kembali pada tahun 2013, tetapi motornya gagal mengeluarkan gulungan. Satelit Finlandia Aalto-1 diluncurkan pada Juni 2017, dan salah satu eksperimennya adalah menguji layar listrik.
Kami harus mencari tahu apakah teknik ini layak akhir tahun ini.
Bukan hanya orang Finlandia yang mempertimbangkan sistem propulsi ini. Pada 2015, NASA mengumumkan bahwa mereka telah memberikan hibah Konsep Konsep Inovatif Tahap II kepada Dr. Pekka Janhunen dan timnya untuk mengeksplorasi bagaimana teknologi ini dapat digunakan untuk mencapai Tata Surya bagian luar dalam waktu yang lebih singkat daripada metode lain.
Heliopause Electrostatic Rapid Transit System, atau pesawat ruang angkasa HERTS akan memperpanjang 20 dari penambat listrik ini keluar dari pusat, membentuk layar listrik melingkar besar untuk menangkap angin matahari. Dengan memutar pesawat ruang angkasa secara perlahan, gaya sentrifugal akan meregangkan penambat ke bentuk bundar ini.
Dengan muatan positifnya, masing-masing tether bertindak seperti penghalang besar bagi angin matahari, memberikan wahana ruang angkasa efektif seluas 600 kilometer persegi begitu diluncurkan dari Bumi. Ketika semakin jauh, dari Bumi, daerah efektifnya meningkat menjadi setara dengan 1.200 km persegi pada saat mencapai Jupiter.
Ketika layar surya mulai kehilangan daya, layar listrik terus berakselerasi. Bahkan, itu akan terus melaju melewati orbit Uranus.
Jika teknologinya berhasil, misi HERTS dapat mencapai heliopause hanya dalam 10 tahun. Butuh Voyager 1 35 tahun untuk mencapai jarak ini, 121 unit astronomi dari Matahari.
Tapi bagaimana dengan kemudi? Dengan mengubah voltase pada setiap kabel saat pesawat ruang angkasa berputar, Anda dapat membuat seluruh layar berinteraksi secara berbeda di satu sisi atau yang lain dengan angin matahari. Anda bisa mengarahkan seluruh pesawat ruang angkasa seperti layar di atas kapal.
Pada bulan September 2017, tim peneliti dari Finnish Meteorological Institute mengumumkan ide yang cukup radikal tentang bagaimana mereka dapat menggunakan layar listrik untuk menjelajahi sabuk asteroid secara komprehensif.
Alih-alih satu pesawat ruang angkasa, mereka mengusulkan membangun armada 50 satelit 5-kg yang terpisah. Masing-masing akan mengeluarkan tambatannya sendiri sepanjang 20 km dan menangkap angin matahari. Selama misi 3 tahun, pesawat ruang angkasa akan melakukan perjalanan ke sabuk asteroid, dan mengunjungi beberapa batu ruang angkasa yang berbeda. Armada lengkap mungkin akan dapat menjelajahi 300 objek terpisah.
Setiap pesawat ruang angkasa akan dilengkapi dengan teleskop kecil dengan hanya bukaan 40 mm. Itu tentang ukuran ruang lingkup bercak, atau setengah teropong, tetapi itu akan cukup untuk menyelesaikan fitur pada permukaan asteroid sekecil 100 meter. Mereka juga memiliki spektrometer inframerah untuk dapat menentukan mineral apa yang terbuat dari asteroid.
Itu cara yang bagus untuk menemukan asteroid $ 10 triliun yang terbuat dari platinum padat.
Karena pesawat ruang angkasa akan terlalu kecil untuk berkomunikasi sepanjang perjalanan kembali ke Bumi, mereka perlu menyimpan data di atas kapal, dan kemudian mengirimkan semuanya begitu mereka melewati planet kita 3 tahun kemudian.
Para ilmuwan planet yang saya ajak bicara menyukai gagasan dapat mensurvei banyak objek berbeda ini pada saat bersamaan, dan gagasan berlayar listrik adalah salah satu metode paling efisien untuk melakukannya.
Menurut para peneliti, mereka dapat melakukan misi untuk sekitar $ 70 juta, membawa biaya untuk menganalisis setiap asteroid turun menjadi sekitar $ 240.000. Itu akan lebih murah dibandingkan dengan metode lain yang diusulkan untuk mempelajari asteroid.
Eksplorasi ruang angkasa menggunakan roket kimia tradisional karena mereka dikenal dan dapat diandalkan. Tentu mereka memiliki kekurangan, tetapi mereka telah membawa kami melintasi Tata Surya, hingga miliaran kilometer jauhnya dari Bumi.
Tetapi ada bentuk lain dari penggerak dalam karya, seperti layar listrik. Dan selama beberapa dekade mendatang, kita akan melihat semakin banyak gagasan ini diuji. Sistem propulsi bebas bahan bakar yang dapat membawa pesawat ruang angkasa ke luar Tata Surya? Ya silahkan.
Saya akan membuat Anda tetap diposting saat lebih banyak layar listrik diuji.
Podcast (audio): Unduh (Durasi: 10:10 - 9.3MB)
Berlangganan: Apple Podcast | Android | RSS
Podcast (video): Unduh (Durasi: 10:10 - 69.3MB)
Berlangganan: Apple Podcast | Android | RSS
