science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Zeilen tussen de sterren:hoe fotonen een revolutie teweeg kunnen brengen in de ruimtevlucht

Deze afbeelding, vrijgegeven door The Planetary Society, toont het concept van een kunstenaar van LightSail 2 boven de aarde

Over een paar dagen, een SpaceX Falcon Heavy-raket zal opstijgen vanuit Florida, met een satelliet ter grootte van een brood met niets anders om hem aan te drijven dan een enorm polyester "zonnezeil".

Het is al tientallen jaren het spul van de dromen van wetenschappers, maar is pas zeer recent werkelijkheid geworden.

Het idee klinkt misschien gek:een vaartuig voortstuwen door het vacuüm van de ruimte zonder motor, geen brandstof, en geen zonnepanelen, maar in plaats daarvan gebruikmakend van het momentum van pakketten lichtenergie die bekend staan ​​als fotonen - in dit geval van onze zon.

Het ruimtevaartuig dat maandag wordt gelanceerd, genaamd LightSail 2, werd ontwikkeld door de Planetary Society, een Amerikaanse organisatie die ruimteverkenning promoot, mede opgericht door de legendarische astronoom Carl Sagan in 1980.

Maar het idee zelf bestaat al veel langer.

"In de jaren 1600, Johannes Kepler sprak over zeilen tussen de sterren, "Bill Nye, de directeur van de Planetary Society, vertelde AFP.

Kepler theoretiseerde dat zeilen en schepen "kunnen worden aangepast aan de hemelse briesjes, " en "het blijkt, er is echt. Het is niet alleen poëzie, " zei Nye, die in de VS bekend staat als de "Science Guy" naar de kinder-tv-show die hem in de jaren negentig nationale bekendheid bezorgde en die nu een Netflix-programma host.

En het bouwen van een zonnezeil vereist geen geavanceerde technologie zoals je je misschien kunt voorstellen.

Het is in wezen een groot vierkant van zeer dunne film (minder dan de breedte van een mensenhaar), die ook ultralicht en reflecterend is.

Het LightSail 2-ruimtevaartuig ligt op zijn inzettafel na een succesvolle dagelijkse test aan de California Polytechnic State University in San Luis Obispo, Californië op 23 mei, 2016

Het heeft een oppervlakte van 32 vierkante meter en is gemaakt van Mylar, een merk polyester dat al sinds de jaren 50 op de markt is.

Terwijl fotonen van het zeil afkaatsen, ze dragen hun momentum over in de tegenovergestelde richting van het weerkaatsende licht.

"Hoe groter en glanzender en hoe lager de massa van het ruimtevaartuig, hoe meer een duw het krijgt, " legt Nye uit.

De stuwkracht van deze fotonen is klein, maar ook onbeperkt. "Als je eenmaal in een baan om de aarde bent, je komt nooit zonder brandstof te zitten, " hij zei.

De Japanse ruimtevaartorganisatie lanceerde in 2010 een zonnezeil genaamd Ikaros, maar anderen hebben het concept niet volledig kunnen testen.

"Het is een romantisch idee waarvan de tijd eindelijk is gekomen, " zei Nye. "We hopen dat deze technologie aanslaat."

Onbeperkte energie

Zijn voorganger was LightSail 1, gelanceerd in 2015. Maar zijn missie, die een paar dagen duurde, problemen ondervonden en was alleen bedoeld om de inzet van het zeil te testen.

LightSail 2 kostte $ 7 miljoen, een relatief schijntje in termen van ruimtemissies. Het is de bedoeling dat het een jaar in een baan om de aarde blijft, en vertegenwoordigt een meer definitief proof of concept.

Bill Nye, een geliefde wetenschapscommunicator die in de VS bekend staat als "Science Guy"

"We willen de verkenning van de ruimte democratiseren, " enthousiast Nye, die universiteiten en bedrijven heeft uitgenodigd om met de technologie aan de slag te gaan.

Een paar dagen na de lancering vanaf het Kennedy Space Center in Florida, LightSail 2 opent zijn scharnierende zonnepanelen, zet dan de vier driehoekige delen van zijn zeil in, die samen een gigantisch vierkant vormen.

Voor deze demonstratie zonnepanelen zullen stroom leveren voor de andere functies van de satelliet, zoals fotografie en grondcommunicatie.

Terwijl het om de aarde draait, het zal zijn hoogte beginnen te vergroten dankzij de druk van zonnestraling op het zeil.

Dus waar zien we de technologie in de nabije toekomst voor worden gebruikt?

Als begin, het zou verkenning van de diepe ruimte kunnen vergemakkelijken. Hoewel het veel langzamer begint dan een ruimteschip dat wordt aangedreven door brandstof, het zal permanent door de ruimte blijven versnellen, uiteindelijk adembenemende snelheden bereiken.

De andere toepassing zou zijn om een ​​sonde op een stationair punt in de ruimte te houden, waarvoor oneindig veel correcties zouden moeten worden aangebracht. Bijvoorbeeld, een telescoop die uitkijkt naar asteroïden in de buurt van de aarde, of een satelliet die in een stationaire baan boven de Noordpool moet worden vastgezet.

"Je zou een enorme hoeveelheid raketbrandstof nodig hebben om 10 jaar stil te blijven staan. Het is gewoon niet praktisch, " zei Nye.

fotonen, anderzijds, zijn onbeperkt.

Als bonus, zei de wetenschapper, "Je zult het vanaf de grond kunnen zien, " met het blote oog.

© 2019 AFP