Ezzel az eszközzel 26 nap alatt eljuthatunk a Marsra
Az Acta Astronautica című folyóiratban nemrégiben megjelent tanulmány az aerográfiás napvitorlák alkalmazásának lehetőségét vizsgálja a Marsra és a csillagközi űrbe való utazás során, ami drámaian csökkentheti az ilyen küldetésekhez szükséges időt és üzemanyagot.
A tanulmányt a Planetary Society sikeres LightSail2 missziójával együtt számos szervezet folytatja a napvitorlák használatára irányuló kutatásokat, és magában hordozza a hosszú távú űrmissziók gyorsabb és hatékonyabb meghajtási rendszereinek kifejlesztésének lehetőségét.
“A napvitorla lehetőséget kínál a kilogramm alatti hasznos terhek gyors szállítására az egész Naprendszerben”, mondta Dr. René Heller, a Max Planck Naprendszer-kutató Intézet asztrofizikusa a Universe Todaynek.
A hagyományos kémiai meghajtáshoz képest, amely több száz tonna hasznos terhet képes alacsony Föld körüli pályára juttatni, és ennek nagy részét a Holdra, a Marsra és azon túlra szállítani, ez nagyon kevésnek hangzik. Azonban a napvitorla-technológia legnagyobb erénye a sebesség.
A legkönnyebb szilárd anyagból készülne a vitorla
A hagyományos rakétákkal ellentétben a napvitorláknak nincs szükségük üzemanyagra. Ehelyett a napfényt használják a meghajtási mechanizmusukhoz, mivel az óriásvitorlák a fotonokat úgy fogják fel, mint a szélvitorlák a szelet, amikor vízen közlekednek. Minél tovább vannak nyitva a napvitorlák, annál több foton kerül befogásra, ami fokozatosan növeli az űrhajó sebességét.
A tanulmányhoz a kutatók szimulációkat végeztek arról, hogy egy legfeljebb 1 kilogramm tömegű, 10 ezer négyzetméter keresztmetszetű aerografit napvitorla milyen gyorsan tudná elérni a Marsot és a csillagközi közeget, azaz a heliopauzát.
A Marsra és a heliopauzához vezető út során a napvitorlát közvetlenül a Föld körüli pályáról kellene elindítani. A kutatók szerint a Mars a napvitorla felállításakor és a Földről való indulásakor “szemben” áll a Földdel, ami a legjobb eredményt adná mind a sebesség, mind az utazási idő tekintetében.
Viszont egy ettől eltérő módszert is kidolgoztak. Ebben az esetben a napvitorlát hagyományos kémiai rakéták segítségével a Naptól körülbelül 0,6 csillagászati egységre (Astronomical Unit, AU) (csaknem 90 millió kilométerre) szállítják. A napvitorla ekkor kinyílik és megkezdi útját a Mars vagy a heliopauza felé. De hogyan teszi az aerografit napvitorla ezt az utazást megvalósíthatóbbá?
Elképesztő tulajdonságokkal rendelkezik
“Alacsony, köbméterenként 0,18 kilogrammos sűrűségével az aerografit minden hagyományos anyagnál könnyebb”, mondta Julius Karlapp, a Drezdai Műszaki Egyetem munkatársa. “A Mylarhoz (polietilén-tereftalát) képest például nagyságrendekkel kisebb a sűrűsége. Feltételezve, hogy a napvitorla által létrehozott tolóerő közvetlenül függ a vitorla tömegétől, így sokkal nagyobb is lehet. Ezen kívül az aerografit mechanikai tulajdonságai is elképesztőek”.
A szimulációk során megállapították, hogy az egyszerűbb, föld körüli pályáról való indítás során a napvitorla 26 nap alatt érné el a Marsot. A heliopauzáig tartó út viszont 5,3 évbe telne. Ez több idő, mintha kémiai hajtású rakétákkal “kitennénk” a vitorlát, és onnan vehetne repülőrajtot, ami így elméletileg 4,2 év lenne. Még úgy is, hogy 103 napba telne a kiindulópontra jutni.
A jelenlegi utazási idő a Marsra 7-9 hónap között mozog. Ráadásul csak kétévente, meghatározott indítási időablakokban történik, miközben a két bolygó helyzetének egybe kellene esnie a Marsra induló vagy onnan érkező űrhajók indításakor és érkezésekor. A heliopauzához vezető jelenlegi utazási idők becslését a NASA Voyager 1 és Voyager 2 szondáinak segítségével lehet elvégezni, amelyek körülbelül 35, illetve 41 év alatt érték el a heliopauzát.
Nem csak elindulni nehéz
A kutatók megjegyzik, hogy a napvitorlák használatának egyik fő kérdése a célállomásra, konkrétan a Marsra érkezéskor a lassulás. És bár megoldásként említik az aerocapture-t, amelyhez egy bolygó légköre is szükséges, elismerik, hogy ez még további tanulmányokat igényel.
“A hiperbolikus pályákhoz, mint a Földről a Marsra való repüléshez használt légköri manőverek a légkör segítségével fokozatosan csökkentik a sebességet a légellenállás miatt”, mondta Dr. Martin Tajmar fizikus, a Drezdai Műszaki Egyetem professzora. “Ezért kevesebb üzemanyagra van szükség a Mars körüli pályára lépéshez. Ezzel a fékezési manőverrel kiküszöböljük a további fékezőhajtóművek szükségességét, ami viszont csökkenti az űreszköz tömegét. Jelenleg azt kutatjuk, hogy milyen alternatív stratégiák működhetnek számunkra. A fékezési módszer azonban csak egy a sok különböző kihívás közül, amellyel jelenleg szemben állunk”.
Bár a napvitorlát a NASA már az 1970-es években is javasolta, a technológia legújabb darabja a NASA Solar Cruiser, amely a tervek szerint 2025 februárjában indul.
Érdemes elolvasni:
itt tudod támogatni az oldalunkat
Érdemes elolvasni
Mi történne, ha megszűnne a Golf-áramlat?
Bemutatta a NASA az új műholdakat, amelyekkel a gravitációs hullámok nyomába ered
A kék bálna, amelyből 26 évvel halála után is szivárog az olaj
Mely fajok lennének képesek átvészelni egy nukleáris háborút?
Elveszett, 18. századi gyarmati kolóniát fedeztek fel az Amazonas
Egy tanulmány szerint a kereket a Kárpátokban találhatták fel 6 ezer éve