نجح فريق من العلماء في محاكاة رحلة إلى المريخ والفضاء بين النجوم باستخدام شراع شمسي مصنوع من مادة الأيروجرافيت، وحصلوا على نتائج مبهرة.
محاكاة الشراع الشمسي لـ LightSail 2. الصورة: جمعية الكواكب
يبحث فريق من العلماء في إمكانية استخدام مادة الأيروجرافيت لصنع أشرعة شمسية يمكنها السفر إلى المريخ وما بعده، وفقًا لما ذكرته مجلة إنتريستنج إنجينيرينغ في 27 سبتمبر. اختُبرت هذه الشراع الشمسي لأول مرة في الفضاء من خلال مهمة لايت سيل 2 التابعة لجمعية الكواكب غير الربحية، والتي رفعت مدار قمر صناعي صغير من طراز كيوب سات بمقدار 3.2 كيلومتر، باستخدام دفع الفوتونات فقط، أو أشعة الضوء من الشمس. وتوضح الدراسة، المنشورة في مجلة أكتا أسترونوتيكا، كيف قام العلماء بمحاكاة رحلات إلى المريخ والفضاء بين النجوم باستخدام أشرعة شمسية من الأيروجرافيت.
في هذه الدراسة، حاكى الفريق المسؤول عن المشروع سرعة شراع شمسي مصنوع من مادة الإيروجرافيت. قاموا بمحاكاة مركبة فضائية مزودة بشراع شمسي بكتلة كيلوغرام واحد، تتكون من 720 غرامًا من الإيروجرافيت، ومساحة مقطع عرضي 104 أمتار مربعة. قاموا بقياس السرعة التي يصل بها الشراع الشمسي إلى المريخ والفضاء بين النجوم، المعروف باسم الغلاف الشمسي، وهي النقطة التي يختفي عندها تأثير الرياح الشمسية. قام الباحثون بمحاكاة مسارين مختلفين من الأرض، يُطلق عليهما الانتقال المباشر إلى الخارج والانتقال إلى الداخل، لكل رحلة.
تتضمن طريقة النقل المباشر للخارج لرحلة إلى المريخ وحدود الغلاف الشمسي نشر الشراع الشمسي وإطلاقه من مدار قطبي حول الأرض. أما طريقة النقل الداخلي، فتُحمل المركبة الفضائية ذات الشراع الشمسي بواسطة صاروخ تقليدي إلى مسافة 0.6 وحدة فلكية من الشمس. ثم يُفتح الشراع الشمسي ويبدأ رحلته إلى المريخ أو حدود ما بين النجوم.
وجد الفريق أن طريقة الانتقال المباشر للخارج ستسمح للمركبة الفضائية بالشراع الشمسي بالوصول إلى المريخ في غضون 26 يومًا. أما المركبة الفضائية التي تستخدم طريقة الانتقال الداخلي، فستصل إلى الكوكب الأحمر في غضون 126 يومًا. أما بالنسبة للرحلة إلى الغلاف الشمسي، فستستغرق طريقة الانتقال الداخلي 5.3 سنوات، بينما تستغرق طريقة الانتقال الخارجي 4.2 سنوات. تتطلب طريقة الانتقال الخارجي 103 أيام من السفر قبل الإطلاق، ولكنها تصل إلى الغلاف الشمسي أسرع نظرًا لأن الشراع الشمسي يصل إلى سرعته القصوى في 300 يوم. أما باستخدام طريقة الانتقال الخارجي، فسيستغرق الأمر عامين للوصول إلى سرعته القصوى.
يعود جزء كبير من قدرة الشراع الشمسي في محاكاة العلماء على الوصول إلى مواقع نائية بسرعات عالية إلى مادة الأيروجرافيت. وصرح قائد الفريق، يوليوس كارلاب، وهو باحث مساعد في جامعة دريسدن للتكنولوجيا، بأن الأيروجرافيت، بكثافته المنخفضة البالغة 0.18 كجم/م3، يتفوق على جميع مواد الشراع الشمسي التقليدية.
على سبيل المثال، مقارنةً بمادة المايلر، تكون الكثافة أقل بكثير. وبافتراض أن قوة دفع الشراع الشمسي تعتمد مباشرةً على كتلة الشراع، تكون النتيجة قوة دفع أعلى بكثير. وبالإضافة إلى ميزة التسارع، فإن الخصائص الميكانيكية للأيروجرافيت مثيرة للاهتمام للغاية، كما يقول كارلاب.
على الرغم من سرعاتها العالية، لا تستطيع الأشرعة الشمسية حمل سوى حمولات صغيرة جدًا إلى المريخ أو الفضاء السحيق. على سبيل المثال، تأمل مهمة "بريكثرو ستارشوت" في إرسال كاميرات خفيفة الوزن إلى أقرب نظام نجمي، ألفا سنتوري، في غضون 20 عامًا.
آن كانج (وفقًا للهندسة المثيرة للاهتمام )
[إعلان 2]
رابط المصدر
تعليق (0)