Güneş'ten gelen ışık basıncını kullanarak Güneş Sistemi'ni keşfetmek için güneş yelkenleri fikrini hepimiz biliyoruz. Ancak Güneş'in gücünü, elektrikli yelkenleri kullanabilecek başka bir tahrik sistemi var ve bu oldukça heyecan verici bir fikir.
Birkaç hafta önce, birisinin en sevdiğim egzotik tahrik sistemleriyle ilgili bir soruyu ele aldım ve heyecan verici bulduğum birkaç fikri salladım: güneş yelkenleri, nükleer roketler, iyon motorları, vb. Ama gelmeye devam eden başka bir tahrik sistemi var ve bahsetmeyi tamamen unuttum, ama bir süredir duyduğum en iyi fikirlerden biri: elektrikli yelkenler.
Muhtemelen bildiğiniz gibi, bir güneş yelkeni Güneş'ten gelen ışık fotonlarından yararlanarak çalışır. Fotonlar kütlesiz olmalarına rağmen, momentumları vardır ve yansıtıcı bir yüzeyden sıçrarken transfer edebilirler.
Işığa ek olarak, Güneş aynı zamanda düzenli bir yüklü parçacık akışı olan güneş rüzgârını da üfler. Finlandiya'dan Dr. Pekka Janhunen liderliğindeki bir mühendis ekibi, uzay gemisini Güneş Sistemine taşımak için bu parçacıkları kullanacak bir elektrikli yelken inşa etmeyi önerdi.
Bunun nasıl çalıştığını anlamak için beyninize birkaç kavram eklemem gerekecek.
İlk olarak, Güneş. Gökyüzündeki bu ölümcül radyasyon topu. Muhtemelen bildiğiniz gibi, başta elektronlar ve protonlar olmak üzere, her yönden Güneş'ten uzaklaşan düzenli bir yüklü parçacık akışı vardır.
Gökbilimciler, nasıl yapılacağından tam olarak emin değiller, ancak Güneş’in koronası, üst atmosferi içindeki bazı mekanizmalar bu parçacıkları kaçış hızında hızlandırır. Hızları 250 ila 750 km / s arasında değişir.
Güneş rüzgarı Güneş'ten uzağa ve uzaya gider. Bunun kuyruklu yıldızlar üzerindeki etkilerini karakteristik kuyruklarını vererek görüyoruz ve güneş sistemi etrafında heliosfer olarak bilinen bir kabarcık oluşturuyor. Güneş'ten gelen güneş rüzgarının Samanyolu'ndaki diğer yıldızlardan gelen kolektif güneş rüzgarlarıyla buluştuğu yer burasıdır.
Aslında, NASA’nın Voyager uzay aracı kısa süre önce bu bölgeden geçti ve nihayet yıldızlararası uzaya doğru yol aldı.
Güneş rüzgarı, gerçek bir rüzgar gibi doğrudan bir basınca neden olur, ancak inanılmaz derecede zayıftır, güneş yelkeninin yaşadığı ışık basıncının bir kısmı.
Ancak güneş rüzgarı pozitif yüklü proton ve elektron akışı içerir ve bu anahtardır.
Elektrikli bir yelken, sadece 25 mikron kalınlığında ancak 20 kilometre uzunluğunda inanılmaz derecede ince bir tel sararak çalışır. Uzay aracı, güneş panelleri ve çalıştırmak için sadece birkaç yüz watt alan bir elektron tabancası ile donatılmıştır.
Elektronları uzaya fırlatarak, uzay aracı oldukça pozitif bir şarj durumunu korur. Güneş'ten gelen protonlar da pozitif yüklü olduğu için, pozitif yüklü ip ile karşılaştıklarında, 100 metre genişliğinde büyük bir engel “görür” ve içine çarparlar.
İyonlarını ip ve uzay aracına vererek iyonlar onu Güneş'ten uzaklaştırarak hızlandırır.
Hızlanma miktarı çok zayıftır, ancak Güneş'ten gelen sürekli baskıdır ve uzun bir süre boyunca toplanabilir. Örneğin, 1000 kg'lık bir uzay aracı bu tellerden 100 tanesini her yöne uzanırsa, saniyede 1 mm'lik bir hızlanma alabilir.
İlk saniyede 1 mm sonra sonraki saniyede 2 mm yol alır. Bir yıl boyunca bu uzay aracı 30 km / s gidiyor olabilir. Sadece karşılaştırma için, en hızlı uzay aracı olan NASA’nın Voyager 1'i sadece 17 km / s gidiyor. Yani, çok daha hızlı, kesinlikle Güneş Sisteminden kaçış hızında.
Yöntemin dezavantajlarından biri, aslında Dünya'nın manyetosferinde işe yaramayacağıdır. Bu nedenle, yelkenle çalışan elektrikli bir uzay aracının, yelkenini açıp derin uzaya doğru yola çıkmadan önce Dünya'dan geleneksel bir roketle taşınması gerekir.
Eminim ki bu, Güneş'ten kurtulmak için tek yönlü bir yolculuk olup olmadığını merak ediyorsunuz, ama aslında değil. Güneş yelkenlerinde olduğu gibi, elektrikli bir yelken de döndürülebilir. Güneş rüzgarının yelkenle hangi tarafa çarptığına bağlı olarak, uzay aracının yörüngesini Güneş'ten yükseltir veya alçaltır.
Bir tarafa yelken açın ve dış Güneş Sistemine gitmek için yörüngesini yükseltin. Ancak diğer tarafa da vurabilir ve yörüngesini düşürebilir ve iç Güneş Sistemine inmesine izin verebilirsiniz. İnanılmaz derecede çok yönlü bir itiş sistemi ve Güneş tüm işi yapıyor.
Bu bilim kurgu gibi görünse de, aslında eserlerde bazı testler var. 2013 yılında bir Estonya prototip uydusu piyasaya sürüldü, ancak motoru ipi açamadı. Fin Aalto-1 uydusu Haziran 2017'de piyasaya sürüldü ve deneylerinden biri elektrikli bir yelken test etmektir.
Tekniğin bu yıl içinde geçerli olup olmadığını öğrenmeliyiz.
Bu tahrik sistemini düşünen sadece Finliler değil. NASA, 2015 yılında Dr. Pekka Janhunen ve ekibine, bu teknolojinin dış Güneş Sistemine diğer yöntemlerden daha kısa sürede ulaşmak için nasıl kullanılabileceğini keşfetmek için Faz II Yenilikçi Gelişmiş Kavramlar hibesi verdiklerini açıkladı.
Heliopause Elektrostatik Hızlı Transit Sistemi veya HERTS uzay aracı, bu elektrikli bağların 20'sini merkezden dışarı doğru genişleterek güneş rüzgârını yakalamak için devasa bir dairesel elektrikli yelken oluşturacaktı. Uzay aracını yavaşça döndürerek, merkezkaç kuvvetleri ipleri bu dairesel şekle sokacaktır.
Pozitif yükü ile her bir ip, güneş rüzgara karşı büyük bir bariyer görevi görür ve uzay aracına Dünya'dan fırlatıldığında 600 kilometrekarelik etkili bir yüzey alanı sağlar. Bununla birlikte, Dünya'dan uzaklaştıkça, etkili alanı Jüpiter'e ulaştığında 1.200 kilometrekareye denk geliyor.
Güneş yelkeni güç kaybetmeye başladığında, elektrikli yelken hızlanmaya devam eder. Aslında, Uranüs'ün yörüngesinin ötesinde hızlanmaya devam edecekti.
Teknoloji işe yararsa, HERTS misyonu heliopause sadece 10 yıl içinde ulaşabilir. Voyager 1'in bu mesafeye ulaşması 35 yıl sürdü, Güneş'ten 121 astronomik birim.
Peki ya direksiyon? Uzay aracı dönerken her teldeki voltajı değiştirerek, tüm yelkenin bir tarafta veya diğer tarafta güneş rüzgârıyla farklı etkileşime girmesini sağlayabilirsiniz. Tüm uzay aracını bir gemideki yelkenler gibi yönlendirebilirsiniz.
Eylül 2017'de, Finlandiya Meteoroloji Enstitüsü ile bir araştırmacı ekibi, asteroit kuşağını kapsamlı bir şekilde keşfetmek için elektrikli yelkenleri nasıl kullanabilecekleri konusunda oldukça radikal bir fikir açıkladı.
Tek bir uzay aracı yerine, 50 ayrı 5 kg uydudan oluşan bir filo inşa etmeyi önerdiler. Her biri kendi 20 km uzunluğundaki ipini çıkarıp Güneş'in güneş rüzgârını yakalayacaktı. 3 yıllık bir görev boyunca, uzay aracı asteroit kuşağına gidecek ve birkaç farklı uzay kayasını ziyaret edecekti. Filonun tamamı muhtemelen 300 ayrı nesneyi keşfedebilir.
Her uzay aracı, sadece 40 mm açıklığa sahip küçük bir teleskopla donatılacaktı. Bu, bir lekelenme kapsamının boyutu veya yarım çift dürbünle ilgilidir, ancak 100 metre kadar küçük bir asteroit yüzeyindeki özellikleri çözmek için yeterli olacaktır. Ayrıca her bir asteroitin hangi minerallerden yapıldığını belirleyebilmek için bir kızılötesi spektrometreye sahip olacaklardı.
Bu, katı platinden yapılmış 10 trilyon dolarlık asteroit bulmanın harika bir yoludur.
Uzay aracı Dünya'ya kadar iletişim kurmak için çok küçük olacağından, verileri gemide depolamaları ve 3 yıl sonra gezegenimizi geçtikten sonra her şeyi iletmeleri gerekir.
Bu birçok farklı nesneyi aynı anda inceleyebilme fikrini sevmek için konuştuğum gezegensel bilim adamları ve elektrikli yelken fikri bunu yapmak için en etkili yöntemlerden biri.
Araştırmacılara göre, misyonu yaklaşık 70 milyon dolara yapabilirler ve her asteroitin analiz edilmesi için maliyeti 240.000 dolara düşürürler. Bu, asteroitleri incelemek için önerilen diğer herhangi bir yönteme kıyasla ucuz olurdu.
Uzay araştırmaları, bilinen ve güvenilir oldukları için geleneksel kimyasal roketler kullanır. Tabii ki eksiklikleri var, ama bizi Güneş Sistemi boyunca Dünya'dan milyarlarca kilometre uzağa götürdüler.
Ancak işlerde elektrikli yelken gibi başka tahrik biçimleri de var. Önümüzdeki on yıllar boyunca, bu fikirlerin giderek daha fazla test edildiğini göreceğiz. Güneş Sisteminin dış alanlarına bir uzay aracı taşıyabilen yakıtsız bir itiş sistemi mi? Evet lütfen.
Daha fazla elektrikli yelken test edildiğinde sizi haberdar edeceğim.
Podcast (ses): İndir (Süre: 10:10 - 9.3MB)
Abone ol: Apple Podcast'leri | Android | RSS
Podcast (video): İndir (Süre: 10:10 - 69.3MB)
Abone ol: Apple Podcast'leri | Android | RSS
