ทีม นักวิทยาศาสตร์ จำลองการเดินทางไปยังดาวอังคารและอวกาศระหว่างดวงดาวโดยใช้ใบเรือสุริยะที่ทำจากแอโรกราไฟต์และได้ผลลัพธ์ที่น่าประทับใจ
การจำลองใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ของ LightSail 2 ภาพ: Planetary Society
ทีมนักวิทยาศาสตร์กำลังศึกษาศักยภาพของการใช้แอโรกราไฟต์เพื่อสร้างใบเรือสุริยะที่สามารถเดินทางไปยังดาวอังคารและอวกาศไกลออกไปได้ ตามรายงานของ Interesting Engineering เมื่อวันที่ 27 กันยายน ใบเรือสุริยะนี้ได้รับการทดสอบครั้งแรกในอวกาศโดยภารกิจ LightSail 2 ของสมาคมดาวเคราะห์ที่ไม่แสวงหาผลกำไร ซึ่งยกระดับวงโคจรของดาวเทียม CubeSat ขนาดเล็กขึ้น 2 ไมล์ (3.2 กิโลเมตร) โดยใช้เพียงการขับเคลื่อนด้วยโฟตอนหรือลำแสงจากดวงอาทิตย์ การศึกษานี้ตีพิมพ์ในวารสาร Acta Astronautica โดยให้รายละเอียดเกี่ยวกับวิธีที่นักวิทยาศาสตร์จำลองการบินไปยังดาวอังคารและอวกาศระหว่างดวงดาวโดยใช้ใบเรือสุริยะแอโรกราไฟต์
ในการศึกษานี้ ทีมวิจัยที่อยู่เบื้องหลังโครงการได้จำลองความเร็วของใบเรือสุริยะที่ทำจากแอโรกราไฟต์ โดยจำลองยานอวกาศที่มีมวลหนึ่งกิโลกรัม ประกอบด้วยแอโรกราไฟต์ 720 กรัม และพื้นที่หน้าตัด 104 ตารางเมตร พวกเขาวัดความเร็วที่ใบเรือสุริยะสามารถไปถึงดาวอังคารและอวกาศระหว่างดวงดาว หรือที่เรียกว่าเฮลิโอพอส ซึ่งเป็นจุดที่อิทธิพลของลมสุริยะไม่ปรากฏอีกต่อไป นักวิจัยได้จำลองเส้นทางที่แตกต่างกันสองเส้นทางจากโลก เรียกว่าเส้นทางเปลี่ยนผ่านออกโดยตรง (direct outward transition) และเส้นทางเปลี่ยนผ่านเข้า (inward transition) สำหรับเที่ยวบินแต่ละเที่ยว
วิธีการส่งยานอวกาศออกโดยตรงสำหรับการเดินทางไปยังดาวอังคารและขอบเขตเฮลิโอสเฟียร์นั้น เกี่ยวข้องกับการกางใบเรือสุริยะและการปล่อยยานจากวงโคจรขั้วโลกรอบโลก สำหรับวิธีการส่งยานอวกาศเข้าวงโคจร ยานอวกาศที่ส่งยานอวกาศออกจะถูกขนส่งด้วยจรวดธรรมดาไปยังระยะห่าง 0.6 หน่วยดาราศาสตร์ (AU) จากดวงอาทิตย์ จากนั้นใบเรือสุริยะจะกางออกและเริ่มการเดินทางไปยังดาวอังคารหรือขอบเขตระหว่างดวงดาว
ทีมวิจัยพบว่าวิธีการเปลี่ยนผ่านแบบตรงออกด้านนอกจะทำให้ยานอวกาศโซลาร์เซลล์เดินทางถึงดาวอังคารได้ภายใน 26 วัน ยานอวกาศที่ใช้วิธีการเปลี่ยนผ่านแบบเข้าด้านในจะเดินทางถึงดาวอังคารได้ภายใน 126 วัน สำหรับการเดินทางไปยังเฮลิโอสเฟียร์ วิธีการเปลี่ยนผ่านแบบเข้าด้านในจะใช้เวลา 5.3 ปี ในขณะที่วิธีการเปลี่ยนผ่านแบบออกด้านนอกจะใช้เวลา 4.2 ปี วิธีการเปลี่ยนผ่านแบบออกด้านนอกต้องใช้เวลาเดินทาง 103 วันก่อนการใช้งาน แต่เดินทางถึงเฮลิโอสเฟียร์ได้เร็วกว่าเนื่องจากใบเรือโซลาร์เซลล์มีความเร็วสูงสุดภายใน 300 วัน เมื่อใช้วิธีการเปลี่ยนผ่านแบบออกด้านนอกจะใช้เวลาสองปีจึงจะถึงความเร็วสูงสุด
เหตุผลส่วนใหญ่ที่ใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ในแบบจำลองของนักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าถึงพื้นที่ห่างไกลด้วยความเร็วสูงได้นั้น เป็นเพราะวัสดุแอโรกราไฟต์ ด้วยความหนาแน่นต่ำเพียง 0.18 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร แอโรกราไฟต์จึงมีประสิทธิภาพเหนือกว่าวัสดุใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วไปทั้งหมด จูเลียส คาร์ลปป์ หัวหน้าทีมและผู้ช่วยวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดรสเดน กล่าว
ยกตัวอย่างเช่น เมื่อเทียบกับไมลาร์ ความหนาแน่นจะต่ำกว่าหลายเท่า หากสมมติว่าแรงขับของใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับมวลของใบเรือโดยตรง ผลลัพธ์ที่ได้คือแรงขับที่สูงกว่ามาก นอกจากข้อได้เปรียบด้านความเร่งแล้ว คุณสมบัติเชิงกลของแอโรกราไฟต์ยังน่าสนใจมากอีกด้วย" คาร์ลแลปป์กล่าว
แม้จะมีความเร็วสูง แต่ยานโซลาร์เซลล์สามารถบรรทุกสัมภาระได้เพียงเล็กน้อยไปยังดาวอังคารหรืออวกาศลึก ยกตัวอย่างเช่น ภารกิจ Breakthrough Starshot หวังที่จะส่งกล้องอัลตราไลท์ไปยังระบบดาวที่ใกล้ที่สุดอย่างอัลฟาเซนทอรี ภายใน 20 ปี
อัน คัง (ตาม วิศวกรรมที่น่าสนใจ )
ลิงค์ที่มา
การแสดงความคิดเห็น (0)