Nowości  Kosmonautyka    
 


Kosmonautyka.pl > Żagiel słoneczny

Żagiel słoneczny

Żagiel słoneczny to rodzaj napędu obiektów kosmicznych jak sondy kosmiczne i sztuczne satelity.


Wizualizacja koncepcji żagla słonecznego (grafika: NASA)

Podobnie jak wiatr popycha jacht z żaglem tak samo światło słoneczne (fotony) wywiera na obiekt w kosmosie tzw. ciśnienie światła słonecznego. Można je wykorzystać do napędu wyposażając obiekt kosmiczny w płaską, cienką powierzchnię o dużej powierzchni - tzw. żagiel słoneczny. Uzyskiwane siły i przyśpieszenia są wprawdzie bardzo małe (rzędu ułamków miligrama), ale w długim czasie pozwolić mogą na uzyskanie bardzo dużych prędkości.

Już Johannes Kepler zauważył, że ogony komet odchylane są od Słońca. W liście do Galileusza w 1610 roku pisał o statkach, które korzystać by mogły z "niebieńskich bryz". Teoretyczne podstawy napędu żaglem słonecznym stworzył James Maxwell opracowująć równania Maxwella. Zgodnie z przewidywaniami Maxwella, po raz pierwszy działanie ciśnienia wywieranego przez fale świetlne na ciała stałe zademonstrował w roku 1900 roku Piotr Lebiediew. Wśród pierwszych pionierów kosmonautyki, którzy proponowali użycie światła słonecznego do napędu statków kosmicznych byli m.in. Konstantin Ciołkowski, Fridrich Cander czy Hermann Oberth. Termin żeglugi kosmicznej wprowadził w 1958 roku Richard Garwin.

Żagiel słoneczny umożliwia lot aktywny w kierunku od źródła promieniowania (światła Słońca) jak i do niego. I ile ruch od Słońca jest łatwy do zrozumienia to ruch do słońca możliwy jest poprzez zmniejszanie promienia orbity przez hamowanie obiektu kosmicznego siłą ciśnienia promieniowania świetlnego.

Żagiel słoneczny to kosmiczny napęd o nieskończenie wielkim impulsie właściwym. Działa bez pokładowych źródeł energii jak i zapasów czynnika roboczego.

Mimo, że koncepcja żagla słonecznego jest stara to praktycznego jego zastosowanie jest w fazie początkowej. Prace nad pierwszym projektem żagla słonecznego dla statków kosmicznych rozpoczęły się w 1976 w Jet Propulsion Laboratory (labolatorium NASA) dla sondy kosmicznej mającej spotkac się z kometa Halleya. Do tej pory odbyło się zaledwie kilka prób jego wykorzystania, napędzana nim jest tylko jedna sonda kosmiczna (IKAROS).

Żagiel słoneczny może być używany także do deorbitacji. Możliwe to jest jeśli obiekt kosmiczny znajduje się w szczątkowej atmosferze obecnej na niskich orbitach okołoziemskich (LEO) lub innych planet. Wówczas to duża powierzchnia żagla zwiększa szczątkowy opór aerodynamiczny. Dzięki temu obiekt obniża szybciej orbitę i w końcu pokonany przez grawitacje wchodzi w atmosferę się spalając.

1976 Solar Sail 800x800 m Niezrealizowany projekt NASA sondy z gigantycznym żaglem słonecznym do komety Halleya.
2005 Cosmos 1 600 m2 Misja Planetary Society.
2010 IKAROS 14x14 m
196 m2
Pierwsza sonda kosmiczna z żaglem słonecznym.
2015 LightSail 1 32 m2 Misja Planetary Society.
2011 NanoSail-D2 10 m2 Sztuczny satelita NASA z rozkładanym żaglem słonecznym służącym do szybszej deorbitacji.
2014 Sunjammer Odwołana misja NASA.
2018 PW-Sat2 2x2 m
4 m2
Polski sztuczny satelita z rozkładanym żaglem słonecznym służącym do szybszej deorbitacji.
2019 LightSail 2 Planowana misja Planetary Society.
2020 NEA Scout Planowana misja NASA do planetoidy.
2018 CubeSail 20 m2 Harfa między satelitami.
InflateSail Nadmuchiwany żagiel słoneczny
Breakthrough Starshot Planowana misja międzygwiezdna do Alpha Centauri. Żagiel napędzany promieniem lasera z Ziemi umożliwiający dolot w 20 lat.

Wsparcie

 

Na bieżąco. Za darmo. Codzienne.
Wesprzyj rozwój portalu Kosmonautyka.pl!

Kosmonautyka.pl na serwisach społecznościowych: