Co to są żagle słoneczne?

Żagiel słoneczny jest proponowaną formą napędu kosmicznego, który wykorzystuje nacisk fotonów słonecznych do zapewnienia ciągu. Fotony odbijają się od zwierciadła przymocowanego do ładunku, przenosząc pęd i umożliwiając przyspieszenie żagla i ładunku towarzyszącego. Ponieważ ciśnienie fotoniczne jest dość małe w porównaniu do na przykład ciągu wytwarzanego przez rakietę chemiczną, opłacalne żagle słoneczne muszą być bardzo duże i lekkie. Jeden projekt badany przez NASA miałby szerokość około pół kilometra (0,31 mil). Proponowane materiały budowlane obejmują folie mylarowe i poliimidowe, aluminium i nowy rodzaj włókna węglowego.

Projekty dające najwyższy stosunek siły do ​​masy zostały opracowane przez studenta MIT Erica Drexlera w pracy magisterskiej. (Drexler jest znany przede wszystkim jako ojciec dziedziny nanotechnologii). Wykorzystując folie aluminiowe o grubości około 30-100 nanometrów, projekty Drexlera oferowałyby wartości ciągu na metr kwadratowy około 10 razy wyższe niż większość proponowanych projektów, które wykorzystują tworzywa sztuczne. Kluczem do realizacji projektu Drexlera byłyby kosmiczne zakłady produkcyjne. Folie do żagli słonecznych są zbyt delikatne, aby je złożyć, uruchomić i rozmieścić.

Nie zbudowano jeszcze statku kosmicznego, który wykorzystywałby żagle słoneczne jako podstawową metodę napędu, chociaż ciśnienie fotoniczne zastosowano do wprowadzenia niewielkich zmian w przebiegu sond kosmicznych. Jednak w 2004 r. Japońska agencja kosmiczna ISAS z powodzeniem wdrożyła 2 prototypy żagli słonecznych na niskiej orbicie ziemskiej. W 2005 r. Wspólny prywatny projekt Planetary Society , Cosmos Studios i Rosyjskiej Akademii Nauk wprowadził na rynek Cosmos 1 , pierwszy na świecie statek kosmiczny z żaglem słonecznym. Ze względu na niekonwencjonalny charakter napędu żagli słonecznych duże agencje rządowe niechętnie inwestują w niego, pozostawiając rozwój w terenie podmiotom prywatnym.

Żagle słoneczne byłyby idealne do stosowania w układzie słonecznym, gdzie promienie słoneczne są najbardziej intensywne. W przypadku misji poza Układem Słonecznym konieczne byłoby użycie zwierciadeł wielkości planety, aby precyzyjnie skupić energię światła na żaglach słonecznych. Choć jest to ogromne zadanie inżynierskie, może pewnego dnia okazać się najłatwiejszym sposobem na przyspieszenie statku kosmicznego do znacznej części prędkości światła. Dobrze zaprojektowane żagle słoneczne mogą przemieszczać się w kierunkach z dala od słońca, przechylając żagiel pod odpowiednim kątem. Aby poprawić prędkość żagli słonecznych, zaproponowano malowany żagiel słoneczny, hipotetyczny żagiel, który zostałby pokryty chemikaliami przeznaczonymi do odparowania podczas podróży statku kosmicznego, zapewniając w ten sposób dodatkowy ciąg.