روی بادبان های آیینه ای

● مقدمه:
در مدت ۴ ساعت مانده به نیمه شب ۲۱ ماه ژوئن سال ۲۰۰۵ میلادی در حالی که صداهای نسبتا آرام دریای شمالی روسیه با سرو صدا های خاصی ترکیب شده بود راکت حمل کننده روسی "ولنا" (موشک بالستیک PCM-۵۰ بین سیاره ای قابل برگشت) با موشک روسیه به نام "باریسوگلبسک" به آسمان پرتاب شد. این حمل کننده به جای راکت جنگی کاسموس۱ که طول آن ۱ متر و جرم آن حدود ۱۱۰ کیلوگرم به کار برده شد.
این فرضیه که نور می تواند فشار ایجاد کند توسط یوهان کپلر در سال ۱۶۱۹ مطرح شد. در سال ۱۸۷۳ جیمز ماکسول با تئوری الکترومغناطیسی نوری خودش اندازه فشار را تخمین زد.در سال ۱۹۰۰ دانشمند معروف شوروی "پیتر لیبیدف"توانست با آزمایش قدرت فشار نور را اندازه گیری کند.
بوریس کراسنوگورسکی در سال۱۹۱۳ در باره ی بادبان خورشیدی متن جذابی نوشت.در نوشته او که "بر اساس امواج مستقیم" نام دارد سفینه ی فضایی" هنگام استفاده از نور و انرژی خورشید آن و با به کارگیری از آینه ی حلقه ای که از ورقه های فلزی نازک شده تشکیل شده بود در فضا به حرکت در آمد.در اوسط سال های ۱۹۲۰ در شوروی به خاطر همین ایده ناگهان دانشمند مخترعی به نام "فردریک ساندر" که یکی از پایه گذاران تئوری پرواز های فضایی و موتور های رآکتوری بود مطرح شد.در سال ۱۹۲۴ او درخواست ثبت اختراع خودش را (در مورد یک فضاپیما که در آن از آینه های بزرگ و با ضخامت نازک که ازآن برای ذخیره ی انرژی خورشیدی استفاده می شد ) مطرح کرد.
در آن زمان هیچکس این ایده را به طور جدی درک نکرد چون با تکنولوژِی آن زمان مطابقت نداشت . از این ایده به دلیل های مختلف صرف نظر شد اما این ایده فراموش نشد.
در سال ۲۰۰۰ موسسه ی( NPO معروف به لاوچکینا) و موسسه ی تحقیقات فضایی RAN کار را برروی پروژه ی KASP (بادبان های خورشیدی)آغاز کردند.
بادبان خورشیدی نازک و ضخامت آن ۵ میکرون است این بادبان دارای نوار پلی اتری و خورشیدی که قشر آلمینیومی آن را پوشانده اند، است. ویکتور کودریشف در گفت و گو با مجله ی مکانیک عمومی گفت: این نوار(پلی اتری)به اندازه کافی مقاوم است اما شکننده است.
در میانه های کار امکان ساخت ۸ میله ی هوایی (میله هایی هستند که آن ها را پر از گاز ازت می کنند و سپس به بادبان ها وصل می کنند.)در NPO فراهم نشد. این میله ها را مثلث مانند طرح می کنند. مساحت هر کدام از این مثلث ها ۷۵ متر مربع می باشد.این میله ها می بایستی بادبان ها را نگه می داشتند پس از پر کردن این میله ها از گاز ازت آن ها حالت سفتی به خود می گرفتند.
طبق نقشه و مطالعات قبلی آن میله ها را به هم متصل می کنند.سفینه ی فضایی از یک سکو نه چندان بزرگ تشکیل شده است که از آن برای سوار کردن ۸ سری میله هوایی مثلث شکل ایجاد می شود.رییس پروژه ویکتور کودریشف می گوید"برای یک فضاپیما که با بادبان ها ی خورشیدی کار می کند پرواز بر فراز جو زمین شرایط خاص خود را دارد.در بعضی شرایط این بادبان های فضاپیما در اثر تابش خورشید نورانی می شود یا زیر سایه ی زمین قرار می گیرد.به همین دلیل برای هدایت این فضاپیما برنامه ریزی کردند که هرکدام از سری میله های مثلثی بادبان ها را تحت محورها بچرخانند."
● بادبان بین ستاره ای
چرا به بادبان های خورشیدی نیاز داریم؟زیرا نیروی صعودی کمی به کار می برند و به طور کلی غیر قابل مقایسه با موتورهای قوی الکتروراکتیوی هستند. موتورهای الکترو راکتیوی که از طریق فعل و انفعالات شیمیایی و احتراق کار می کنند میتوانند تا ۱۰۰ ثانیه کار کنند و موتورها ی بادبان های خورشیدی پلاسمایی هستند و می توانند تا ۱۰۰۰ ساعت کار کنند.این بادبان ها که سطح آن ها به وسیله ی نور خورشید نورانی می شود می توانند نیروی صعودی زیادی بدهند. در این هنگام سفینه بدون صرف انرژی زیاد به حرکت خود ادامه می دهد.برای بادبان های خورشیدی چشم اندازهای درخشانی پیش بینی می شود.
.متاسفانه پرواز بادبان های خورشیدی با سرنشین کاری برای آینده های دور است. اما ایستگاه های خود کار که با موتور های کار می کنند به طور جدی و کامل بررسی می کنند که کدام بالن ها با استفاده از انرژی خورشیدی می توانند به داخل سیاره ها وبه سمت ستاره هاوپدیده هایی که علم نجوم آنها را کشف نکرده است بروند.برای عبورکردن و نزدیک شدن به مرز سیستم خورشیدی جایی که فشردگی اشعه ی خورشید کم می شود دیگر پروژه های خیالی مدارهای لیزری به واقعیت پیوستند.
امروزه سفینه ی فضایی با بادبان خورشیدی حتی قادر به حل مسایل خیلی از مسائل فضایی است.یکی از تجربه های واقعی که می تواند در پروژه ی لاوچکینا به کار رود "هوای خورشیدی"است.صحبت هایی برای ایجاد یک فضاپیمای تحقیقاتی ۳۰ کیلوگرمی برای مطالعه ی خورشید و پیش بینی کردن طوفان های مغناطیسی انجام شده است.(طوفان مغناطیسی :اختلالات ناگهانی حوزه ی مغناطیسی کره ی زمین همراه فعالیت لکه های خورشید)این فضاپیمای تحقیقاتی به طور مثال درفاصله ی حدود ۳ میلیون کیلومتری خط زمین-خورشید قرار می گیرد.این فاصله تقریبا دو برابر به خورشید نزدیک تر است نسبت به نقطه ی آزادی(جایی که تعادل گرانشی برقرار است) که در آن فضاپیمای تحقیقاتی خورشیدی اروپایی-امریکایی SOHO قرار دارد. استفاده از بادبان خورشیدی با مساحت ۱۰۰۰ متر مربع به نام "هوای خورشیدی" افزایش جاذبه ی گرانش خورشید را جبران خواهد کرد و این باعث کاهش سرعت سیستم می شود که این کارامکان آگاهی قبلی و پیشگیری درباره ی طوفان های مغناطیسی را برای مدت بیشتری نسبت به امروز می دهد.بنابراین نتیجه می گیریم که از بادبان های خورشیدی نه تنها می توان به عنوان ابزاری برای رفتن به سیاره های دیگر استفاده کرد بلکه از آن می توان به عنوان ابزاری برای تشخیص طوفان های مغناطیسی استفاده کرد.
راکت روسی "ولنا"در اولین گام ماموریت خود با شکست مواجه شد در هشتاد و سومین ثانیه ی پرواز این راکت با نقص فنی مواجه شد و به داخل دریا سقوط کرد. مدیر پروژه شرکت روسی و مدیر اجرایی پروژه ی شرکت امریکایی پس از ناکامی پروژه ی Cosmos-۱ پس از جلب رضایت دانشمندان دیگر تصمیم گرفتند تا دوباره روی پروژه ی بادبان های خورشیدی کار کنند.
هم اکنون روسیه برای اجرای دوباره ی پروژه ی بادبان های خورشیدی دو برنامه در نظر دارد:
۱) سویوز-فرگات
۲) کاسموس -ز-ام
تقریبا تمام پروژه حدود ۴ میلیون دلار برآورد می شود هم اکنونNPO (لاوچکینا)به دلیل به دست آوردن تجربه در این امر دیگر مشکلی در ساختن بادبان های خورشیدی ندارد و برای اولین بار در عصر فضانوردی چنین وسیله ای(بادبان خورشیدی) در فضا به انجام ماموریت خواهد پرداخت.
مکانیک حرکت بادبان خورشیدی
مکانیک حرکت بادبان خورشیدی فرق چندانی با سفینه ی مریخی نمی کند.موشکی که این سفینه را حمل می کند(سفینه ی دارای بادبان های خورشیدی)روی یک پایگاه متحرک است که این پایگاه متحرک روی آب قرار دارد این پایگاه می تواند برای بررسی مانور بادبان ها هنگام عبور کردن از کنار خورشید از نیروی باد یا از نیروی واکنش تکیه گاه استفاده کند.
هنگامی که بادبان ها از مدار خورشید می گذرند تحت تاثیر فشار اشعه ی خورشید و گرانش آن قرار می گیرند.به همین دلیل بادبان های خورشیدی وقتی که در معرض اشعه های خورشید قرار می گیرند نمی توانند سرعت را افزایش دهند این بادبان ها برای اینکه به مدار صحیح بروند تحت گرانش خورشید دور مدار این ستاره مانور می دهند به این صورت سفینه ی که حامل بادبان های خورشیدی است می تواند سرعت خود را افزایش دهد.یعنی اصول حرکت سفینه ها اجرا می شود.یعنی این سفینه وقتی به مدار خورشید نزدیک می شود در ابتدا ترمز می کند.(ترمز کردن به وسیله ی بادبان ها انجام می شود) سپس از گرانش خورشید استفاده می کند و سرعت می گیرد به مدار پایین تر می رود.

نویسنده:دمیتری مامنتف
مترجمان:صبا اکبری محمد سعید

منبع : پارس اسکای