يجري اختبار شراع شمسي بطول 20 مترًا. حقوق الصورة: ناسا. اضغط للتكبير.
الاستماع إلى المقابلة: وكالة ناسا تختبر شراعًا شمسيًا (3.7 ميغابايت)
أو اشترك في البودكاست: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain - هل يمكنك أن تعطيني بعض الخلفية عن الأشرعة الشمسية بشكل عام؟
إدوارد مونتغمري؟ هذه هي التكنولوجيا التي كانت وكالتنا مهتمة بها لبعض الوقت ، لكن التاريخ يعود إلى مئات السنوات إلى فريدريك ساندر في مطلع القرن التاسع عشر. في الآونة الأخيرة ، وجدنا أن التقدم في بضعة مجالات معينة جعلها شيئًا يجب أن ننظر فيه حقًا. المواد المركبة التي تم طرحها في العامين الماضيين ، كما هو الحال في المعدات الرياضية المصنوعة من قضبان خفيفة الوزن وخفيفة الوزن وتكنولوجيا الأفلام التي ترتبط في بعض النواحي بصناعة المواد ومجالات الدوائر المتكاملة على سبيل المثال و إضافات الطلاء. جعلت هذه الحقول من الممكن بناء هياكل في الفضاء تشبه gossamer ولم نتمكن أبدًا من فعل ذلك حتى قبل عقدين من الزمن (الآن) وبمجرد أن تتمكن من تقليل نوع الكتلة إلى أدنى حد ممكن ، لا يتطلب الكثير من القوة للحصول على بعض التسارع وبعض الدفع الجيد للخروج منه.
كيف يمكن للضوء توفير الدفع لرقائق الألومنيوم في الفضاء؟
هذه خاصية رائعة للغاية يمتلكها الضوء ؛ ليس لها كتلة حقًا ، لذلك لا يمكنها الارتداد عن شيء ما ، ولكنها في الواقع تتفاعل مع العوائق ؛ إنها تضفي عليه زخما وقد تم تقدير ذلك من قبل أينشتاين وقد ثبت في عدد من التجارب المعملية.
ما هي التكنولوجيا التي تختبرها الآن في وكالة ناسا؟
نحن نأخذ مفهومًا واحدًا للشراع الشمسي وهو الشراع المربع ؛ يحتوي على 4 أذرع تطلق بين ذراع الرافعة مثل الأشرعة المثلثية وهذا النظام مصمم لتحمل حمولات متواضعة نسبيًا في الحجم: حمولة العلوم الروبوتية. نحن نبحث في العديد من المهام إلى النظام الشمسي الداخلي لدراسة فيزياء الشمس وكيفية تفاعلها مع الأرض.
لذا سوف ترسل الشراع الشمسي الخاص بك من موقعنا ؛ مدار الأرض ، أقرب إلى الشمس؟ يبدو لي نوع من التراجع.
حسنًا ، يتناسب الدافع الذي يمكن أن ينتجه الشراع مع قوة ضوء الشمس ، وكلما اقتربت من الشمس ، تزداد قوة هذا الدفع مع اقتراب مربع المسافة كلما اقتربت كثيرًا ، في الواقع ، تعمل أكثر بكفاءة قريبة من الشمس. المهمات التي تم التخطيط لها للنظر في النظام الشمسي الخارجي ؛ جميعهم تقريبًا قد شملوا أولاً الذهاب إلى النظام الشمسي الداخلي الذي يحلق بالقرب من الشمس والحصول على دفعة جيدة ثم الخروج. لكن المهام القريبة المدى التي ننظر إليها هي المهام التي تحوم. لا يذهبون بسرعة. هناك نقطة توازن بين جاذبية الأرض وجاذبية الشمس تسمى نقطة لاغرانج ، ولدينا أقمار صناعية في ذلك الموقع الآن. هذا لا يتطلب أي دفع معين ، ولكن إذا كنت ترغب في الجلوس والمرور في نقطة أقرب من الشمس (للوصول إلى) تلك النقطة المحددة في الفضاء ، فيجب أن يكون لديك بعض قدرات الدفع ويكون لعلمائنا اهتمام كبير عند الرغبة في أن تكون عند هذه النقطة. يمكنك أن تتخيل كيف يمكن أن يكون ذلك مكانًا مفيدًا لوضع بعض الأدوات بين الأرض والشمس لفهم كيف تكون هذه الخاصية المادية.
حسنًا ، أنا أفهم. سيكون الأمر كما لو كانت الشمس من المعجبين وكان لديك الإبحار وتركتها تنجرف نحو الشمس لدرجة أن قوة طاقة الشمس الخارجة منها متوازنة تمامًا لإبقاء الشراع الشمسي عند هذه النقطة. لن تذهب أبعد من ذلك أو تقترب أكثر.
حق. هذا صحيح.
ما نوع التجارب التي قد تكون مهتمًا بالقيام بها إذا تمكنت من الاقتراب من هذه النقطة وتمكنت من الاحتفاظ بها؟
أنا مهندس دفع ولست عالم أبحاث ؛ يمكنهم القيام بعمل أفضل بكثير لشرح ما يدرسون بالضبط ، لكن بعض الأدوات التي يخططون لوضعها عليها تقيس الغلاف المغناطيسي ، وتقيس جزيئات الطاقة العالية أثناء مرورها. ومما له أهمية خاصة استشعار الكتل الاكليلية ؛ هذه هي أحداث التوهج الكبيرة التي تحدث في الشمس ، والتي بمجرد وصولها إلى الأرض يمكن أن تعطل اتصالاتنا حقًا ويمكن أن تضر في الواقع وتدمير المعدات الإلكترونية الحساسة. تسبب مثل هذا التوهج في عام 1986 في خسائر بلغت عدة ملايين من الدولارات في أمريكا الشمالية وحدها ، لذا نريد أن نكون قادرين على التنبؤ بهذه الأحداث عندما تحدث وإذا كان لدينا وقت تحذير كافٍ ، فيمكننا إيقاف تشغيل معداتنا أو في ظروف معينة ، والاحتفاظ بها من الأذى لذا من المهم أن تعرف متى يأتي طرد الكتلة الإكليلية.
ماذا يمكن أن يحمل المستقبل لهذه التكنولوجيا ، مع القدرة على استكشاف النظام الشمسي الخارجي؟
حسنًا ، هذه نقطة جيدة. كما ذكرت للتو ، يمكن أن تكون عمليات طرد الكتلة الإكليلية هذه ضارة جدًا لرواد الفضاء لدينا ، لذا تتطلع وكالة ناسا في المستقبل القريب للعودة إلى القمر والمريخ الذي كان هناك الكثير من النقاش حوله. سنحتاج إلى أن نكون قادرين على التنبؤ بوقوع هذه الأحداث (القذف الجماعي الإكليلي) حتى يتمكن روادنا من الوصول إلى الملاذات الآمنة من تلك الأحداث ، لذلك ربما نحتاج إلى وضع هذه الأقمار الصناعية التحذيرية بالقرب من القمر والمريخ وربما حولها النظام الشمسي للتحذير في القيام بذلك. (بعد ذلك) في نهاية المطاف في المستقبل ، هناك اهتمام كبير بالرغبة في فهم هيكل نظامنا الشمسي خارج مدار بلوتو ، وخاصة هليوبوس ، والآن دخلت المركبة الفضائية فوييجر للتو تلك المنطقة ؛ كانت هناك بعض النتائج المثيرة للاهتمام التي عادت إلى هناك ، وهناك الكثير الذي نود معرفته في تلك المنطقة من الفضاء. أبعد من ذلك هو شيء يسمى سحابة أورت التي يفترض أنها مساحة الفضاء حيث يعيش الكثير من المذنبات التي نراها معظم حياتهم ، ولكن في بعض الأحيان تأتي إلى الشمس. لذلك هناك الكثير من العلم الذي يتعين القيام به ، المراقبة والاستكشاف خارج حدود النظام الشمسي.
هل سيكون أي شيء مختلفًا في بناء شراع شمسي يمكن أن ينتقل إلى النظام الشمسي الخارجي ، فما الذي تعمل عليه الآن؟
لا يجب أن يكون. يمكنك أن تأخذ التكنولوجيا التي نتبعها الآن للقيام بإشارات طرد الكتلة الإكليلية هذه ، ويمكنك إرسال ذلك الإبحار في مهمة. المشكلة هي أن الأمر سيستغرق أو أكثر للوصول إلى تلك الغيوم Oort والخروج إلى Heliopause. إذا تمكنا من بناء شراع بترتيب من الحجم أو عُشر الوزن لنفس المساحة ؛ التي تحقق أداء أفضل بعشر مرات إذا أردت ذلك ، يمكننا بعد ذلك القيام بنفس المهمة في نصف الوقت ، لذلك للبدء في التفكير في هذه المهمة ، سنرغب في بناء أشرعة عالية الأداء للقيام بذلك حقًا والقيام بها خلال حياتنا ، إن شئت.
ما هو الإطار الزمني الآن إلى الأمام مع النموذج الأولي الذي تختبره وخططك المستقبلية؟
هذا شيء هناك الكثير من الدراسة الجارية في الوكالة الآن ؛ على وجه الخصوص ، هناك لجنة استشارية علمية تجتمع وتحدد أولوياتها العلمية وستحدد تاريخ الحاجة عندما تكون الأشرعة جاهزة. متى يمكن أن يكون جاهزًا ؟، حسنًا ، ما فعلناه على مدار السنوات الثلاث الماضية التي توجت بهذه الاختبارات في Plumbrook هو أن نبذل قصارى جهدنا على الأرض لتصميم وتشغيل شراع شمسي في بيئة فضائية محاكاة. الخطوة التالية هي الصعود إلى الفضاء وستكون هذه خطوة مهمة. يجب أن يكون لدينا بالفعل رحلة من الشراع الشمسي ونرى كيف يعمل في الفضاء: الأحمال على هيكل الشراع أقل بكثير مما هي عليه هنا على الأرض. تضع الجاذبية حمولة على الأشرعة أعلى بـ 4000 مرة مما ستفعله الشمس. لذا فإن البيئة الحقيقية حقًا موجودة في الفضاء وعلينا أخذها (الشراع) لاختبارها. هذه هي 3-5 سنوات أخرى للقيام بهذا النوع من الأشياء ، وبعد ذلك ستكون جاهزة للانخراط في مهمة علمية ، 3-5 سنوات مرحلة تخطيط وتطوير مهمة الفضاء الاسمية. لذا ، خلال العقد المقبل ، بالتأكيد ، أتوقع رؤية شراع شمسي يطير.
