Solar sail
O pânză solară (sau pânze de lumină sau pânze fotonice) este o metodă propusă de propulsie a navelor spațiale care utilizează presiunea radiației exercitată de lumina solară. Cuvântul "pânză" este prin analogie cu bărcile care folosesc o pânză pentru a folosi vântul pentru a se deplasa. Conceptul a fost propus pentru prima dată în secolul al XVII-lea de către Johannes Kepler. Acesta avea o teorie conform căreia pânzele ar putea fi adaptate la "brizele cerești".
În 1865, James Clerk Maxwell și-a publicat teoria câmpurilor și radiațiilor electromagnetice. El a arătat că lumina (o formă de radiație electromagnetică) poate exercita presiune asupra unui obiect. Această presiune se numește presiune de radiație. Acest lucru a oferit o bază pentru știința din spatele pânzei solare. Radiația solară exercită o presiune asupra pânzei datorită reflexiei și a unei mici fracțiuni care este absorbită.
Presiunea solară acționează asupra navelor spațiale, în spațiu sau pe orbită în jurul unei planete. De exemplu, o navă spațială obișnuită care se îndreaptă spre Marte este deplasată cu mii de kilometri din cauza presiunii solare. Efectele sunt prevăzute în planificare. Acest lucru se face încă de pe vremea primelor nave spațiale interplanetare din anii 1960. Presiunea solară afectează, de asemenea, orientarea unei nave, un factor care este inclus în proiectarea navelor spațiale.
Conceptul de navigație solară a fost folosit mai târziu în science fiction, cum ar fi în lucrările lui Jules Verne.
Cum ar putea arăta o pânză solară (cu o mică navă spațială).
Un test de 20x20m test naviga
Teoria
Ideea unei pânze solare este de a folosi presiunea radiațiilor de la Soare pentru a deplasa o navă spațială, probabil cu ajutorul unor oglinzi de mari dimensiuni (suprafețe mari care reflectă lumina). Dezavantajul metodei este că impulsul generat este foarte mic. Avantajul este că nu este nevoie de niciun propulsor (atâta timp cât există lumină). Prin urmare, este considerată o posibilă opțiune pentru viitoarele nave spațiale. Până în prezent, au fost utilizate doar versiuni de testare de mici dimensiuni ca experimente.
Forța totală exercitată asupra unei pânze solare de 800 de metri pe 800 de metri, de exemplu, este de aproximativ 5 newtoni (1,1 lbf) la distanța Pământului față de Soare, ceea ce face din aceasta un sistem de propulsie cu împingere redusă, similar cu cel al navelor spațiale propulsate de motoare electrice. Deoarece nu folosește niciun propulsor, forța este exercitată aproape constant. Efectul colectiv în timp este suficient de mare pentru a fi considerat un mod de propulsie a navelor spațiale.
Istoric
Planurile pentru prima utilizare a conceptului au fost făcute în anii 1970 de Bruce Murray și Louis Friedman, doi cercetători de la Laboratorul de Propulsie cu Jet de la NASA din Pasadena, California.
La 21 mai 2010, Agenția japoneză de explorare spațială (JAXA) a lansat cu succes nava solară, IKAROS (Interplanetary Kite-Craft Accelerated by Radiation Of The Sun). Aceasta a folosit o velă solară în spațiul dintre Pământ și Venus. Aceasta a fost prima utilizare cu succes a unei vele solare.
În 2010, NASA a lansat nava cu pânze solare NANOSEL-D2. Acesta a fost primul succes al unei nave cu pânze solare de la NASA.
La 2 iulie 2019, Planet Society, cu sediul în Statele Unite, a lansat satelitul LightSail 2, conceput cu ajutorul tehnologiei de navigație solară. Satelitul ușor, a fost lansat cu ajutorul rachetei Falcon Heavy a companiei SpaceX de la Centrul Spațial Kennedy din Florida. Aceasta a fost o misiune cu buget redus, finanțată prin donații de la 50.000 de membri. Bugetul total a fost mai mic de 7 milioane USD. La sfârșitul lunii iulie 2019, LightSail 2 și-a deschis vela solară. A durat aproximativ 3 minute pentru a face acest lucru.
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este o pânză solară?
R: O pânză solară (sau pânze de lumină sau pânze fotonice) este o metodă propusă de propulsie a navelor spațiale care utilizează presiunea radiației exercitată de lumina solară.
Î: Cine a propus primul conceptul de pânze solare?
R: Conceptul a fost propus pentru prima dată în secolul al XVII-lea de către Johannes Kepler.
Î: Ce a publicat James Clerk Maxwell care a pus bazele științei din spatele pânzei solare?
R: James Clerk Maxwell și-a publicat teoria câmpurilor și radiațiilor electromagnetice, care a arătat că lumina (o formă de radiație electromagnetică) poate exercita o presiune asupra unui obiect, cunoscută sub numele de presiune de radiație.
Î: Cum acționează presiunea solară asupra navelor spațiale?
R: Presiunea solară acționează asupra navelor spațiale, aflate în spațiu sau pe orbita unei planete, deplasându-le cu mii de kilometri și afectându-le orientarea.
Î: Când a fost luat în considerare pentru prima dată acest efect la planificarea misiunilor interplanetare?
R: Acest lucru a fost făcut încă de pe vremea primelor nave spațiale interplanetare din anii 1960.
Î: În ce alte contexte a mai fost folosit conceptul de pânze solare?
R: Conceptul de pânza solară a fost utilizat și în science fiction, cum ar fi în operele lui Jules Verne.
