Wat zijn Solar Sails?
Het zonnezeil is een voorgestelde vorm van ruimteaandrijving die druk van de fotonen van de zon gebruikt om stuwkracht te bieden. Fotonen reflecteren vanuit een spiegel die is bevestigd aan een lading, waardoor momentum wordt overgebracht en het zeil en de bijbehorende lading worden versneld. Omdat de fotonische druk vrij klein is in vergelijking met bijvoorbeeld de stuwkracht die wordt geproduceerd door een chemische raket, moeten levensvatbare zonnezeilen erg groot en licht zijn. Eén ontwerp dat door NASA wordt bestudeerd, zou ongeveer een halve kilometer (0,31 mijl) breed zijn. Voorgestelde bouwmaterialen zijn mylar- en polyimidefilms, aluminium en een nieuw soort koolstofvezel.
Ontwerpen met de hoogste stuwkracht-tot-massa verhouding werden ontwikkeld door MIT-student Eric Drexler in zijn masterproef. (Drexler is vooral bekend als de vader van het gebied van nanotechnologie.) Met aluminiumfolies van ongeveer 30-100 nanometer dik, zouden de ontwerpen van Drexler stuwkracht per vierkante meter waarden bieden die ongeveer 10 keer hoger zijn dan de meeste voorgestelde ontwerpen, waarin kunststof wordt gebruikt. De sleutel tot het realiseren van het ontwerp van Drexler zijn productiefaciliteiten in de ruimte. De films voor zonnezeilen zijn te delicaat om te worden gevouwen, gelanceerd en ingezet.
Er is nog geen ruimteschip gebouwd dat zonnezeilen gebruikt als een primaire methode van voortstuwing, hoewel fotonische druk is gebruikt om kleine veranderingen in de banen van ruimtesondes aan te brengen. In 2004 heeft het Japanse lucht- en ruimtevaartagentschap ISAS echter met succes 2 zonnezeilprototypes ingezet in een lage baan om de aarde. In 2005 lanceerde een gezamenlijk particulier project tussen Planetary Society , Cosmos Studios en de Russische Academie van Wetenschappen Cosmos 1 , 's werelds eerste ruimteschip op zonnezeilen. Vanwege het onconventionele karakter van voortstuwing op zonnezeilen, hebben grote overheidsinstanties terughoudend om erin te investeren en de ontwikkeling op het terrein over te laten aan particuliere entiteiten.
Zonnezeilen zouden ideaal zijn voor gebruik in het zonnestelsel, waar de zonnestralen het meest intens zijn. Voor missies buiten het zonnestelsel zouden spiegels ter grootte van de planeet moeten worden gebruikt om lichtenergie precies op de zonnezeilen te richten. Hoewel het een enorme engineeringtaak is, kan dit op een dag de gemakkelijkste manier blijken te zijn om een ruimtevaartuig te versnellen tot een aanzienlijk deel van de snelheid van het licht. Goed ontworpen zonnezeilen zouden in richtingen kunnen reizen, afgezien van direct weg van de zon, door het zeil in een geschikte hoek te kantelen. Om de snelheid van zonnezeilen te verbeteren, is het geschilderde zonnezeil voorgesteld, een hypothetisch zeil dat zou zijn bedekt met chemicaliën die zijn ontworpen om te verdampen tijdens de reis van het ruimtevaartuig, waardoor extra stuwkracht wordt geboden.