NASA testuje experimentální solární mezihvězdný pohon  
Jak létat přes heliopauzu do mezihvězdného prostoru? Jednou z možností je solární termální pohon, který využívá těsný manévr kolem Slunce a důmyslný pohonný systém s vodíkem v tepelném štítu, k urychlení na cca 90 kilometrů za sekundu.
Bude kosmické lodě ve Sluneční soustavě pohánět Slunce? Kredit: NASA.
Bude kosmické lodě ve Sluneční soustavě pohánět Slunce? Kredit: NASA.

Chtěli bychom létat ke hvězdám. Jsou příliš svůdné. Anebo tam alespoň posílat sondy. Ale nejprve k tomu potřebujeme pořádný pohon. Vědci a inženýři Applied Physics Laboratory na americké Johns Hopkins University jeden takový pohon momentálně testují. Využívá sluneční záření. S jeho pomocí by měl dostat kosmické lodě na periferii Sluneční soustavy a třeba i k sousedním hvězdám.

 

Podle výzkumného týmu takový solární pohon už není jen vzdáleným snem science-fiction. Pro účely výzkumu mají k dispozici „solární simulátor“. To je upravený kontejner, v němž jsou instalovány tisíce LEDek. Dokáže zářit jako 20 Sluncí. Díky němu se ukazuje, že o solárním pohonu má smysl uvažovat. To potvrzuje i člen týmu Jason Benjoski, podle které solární pohon kosmických lodí přestává být fantazií.

 

Applied Physics Laboratory, Johns Hopkins University, logo,
Applied Physics Laboratory, Johns Hopkins University, logo,

Okolní vesmír nás láká. Velmi nás zajímá už jenom to, co je za heliopauzou, která představuje jednu z hranic Sluneční soustavy. Problém je v tom, že heliopauza je velmi vzdálená a výzkum vesmíru za touto hranicí je tudíž velmi komplikovaný. Zatím se za ni dostaly jen dva naše stroje – Voyager 1 a 2, kterým trvalo zhruba polovinu století, než tam doletěly.

 

To je motivací spolupráce NASA s vědci Applied Physics Laboratory v programu, který nese název Interstellar Probe. Vyvíjejí pohon pro kosmické lodi, s nímž by byly mnohem rychlejší. NASA tuto spolupráci zveřejnila v říjnu 2019, společně s předpovědí, že loď s novým pohonem by mohla vyrazit do hlubin Sluneční soustavy už v roce 2030.

 

Test xenonového iontového pohonu NSTAR. Kredit: NASA.
Test xenonového iontového pohonu NSTAR. Kredit: NASA.

Pohonem, který změní pravidla hry letů ve Sluneční soustavě a za její hranice, by se měl stát solární termální pohon. Je to podivuhodná záležitost. Zapomeňte na klasický „chemický“ motor. Solární termální pohon bude nejspíš zabudovaný do tepelného štítu lodi. Součástí využití tohoto pohonu je, že kosmická loď udělá Oberthův manévr kolem Slunce, tj. těsným přiblížením zvýší svou rychlost. Zároveň ale také nacucne do pohonu ve štítu okolní vodík, který se pak v blízkosti Slunce bude rozpínat a explozivně vylétne tryskou ven. Tepelný štít lodi tímto způsobem zařídí tah.

 

Jestli se to všechno povede, tak loď programu Interstellar Probe zrychlí ze 13,4 kilometrů za sekundu na 89,4 kilometrů za sekundu při jediném manévru kolem Slunce. Což už je docela slušná rychlost. Jistou vadou na kráse je, že při takovém manévru stráví sonda asi 2 a půl hodiny v prostředí o teplotě zhruba 2 500 °C. To by nevydržel ani sofistikovaný tepelný štít sondy Parker Solar Probe, která teď zblízka zkoumá Slunce. Očividně to bude chtít nové materiály, které tohle peklo vydrží a zároveň v nich bude ještě proudit vodík. Benjoski věří, že klíčem ke konstrukci takového ultraodolného tepelného štítu pro solární termální pohon bude 3D tisk s kovy.

 

Literatura

Futurism 20. 11. 2020.

Wired 20. 11. 2020.

Datum: 22.11.2020
Tisk článku

Rychlost svitu hvězd - Stuart Colin
 
 
cena původní: 449 Kč
cena: 382 Kč
Rychlost svitu hvězd
Stuart Colin
Související články:

Největší sluneční plachetnici bude mít NASA     Autor: Tomáš Kohout (09.04.2013)
Kdy budou potřeba kapitáni slunečních plachetnic?     Autor: Vladimír Wagner (11.07.2016)
Už známe první kandidáty pro mezihvězdný let: Háďátka a želvušky     Autor: Stanislav Mihulka (08.11.2017)
Nanofotonické plachty mohou pohánět lodě relativistickou rychlostí     Autor: Stanislav Mihulka (07.09.2018)
Extravagantní MEGA pohon by mohl doletět až ke hvězdám     Autor: Stanislav Mihulka (05.09.2020)



Diskuze:

Nesedí to

Xmichal Hanko,2020-11-24 08:14:31

Na tom něco nesedí. Nevím, jak blízko ke Slunci se ta sonda dostane. Kdyby ale těch cca 4.5 násobek slunečního průměru od jeho středu, jak tu někdo psal, tak by se ta sonda rychlostí 90km/s nikam nedostala. Po 2,1 hodinách by ji Slunce stáhlo zpět a nikdy by se nedostala ani na 5-násobek slunečního poloměru. Gravitační potenciálová jáma je tam prostě příliš hluboká.

Ani kdyby měla sonda nejvyšší rychlost 260 km/s, nedostala by se nikdy ani do vzdálenosti 1 AU.

Úniková rychlost z této vzdálenosti (4.5*Rs) činí 297,8km/s. Kdyby sonda měla tuto rychlost, pak by ji Slunce nikdy nepřitáhlo zpět, avšak na hranicích sluneční soustavy by téměř stála.

Zajímalo by mě tedy, o čem je to číslo 90km/s...

Odpovědět

Cesta ke hvězdám???

Jan Novák9,2020-11-22 18:57:39

90 km/s je zatraceně pomalu
300 000km/s=4 roky
90km/s=13 333 roků
Jenom k nejbližší hvězdě jiné než slunce.
A to ještě před tím než odečtu únikovou rychlost, 90km/s to bude mít při průletu kolem slunce, pak bude zpomalovat.

Odpovědět


Re: Cesta ke hvězdám???

Adam Windsor,2020-11-23 12:57:46

Co řádek, to zajímavá úvaha.

Pro představu tedy uveďme, že zatím nejrychlejší lidmi vyrobený objekt byla sonda New Horizonts, která letěla rychlostí cca 16km/s. Nejsem si úplně jistý, že je to zatraceně pomalu. Ale je pravda, že pokud to budeme srovnávat s horním limitem rychlosti (tedy rychlostí světla), je to šnek. Ale urychlení na tyto rychlosti je jaksi mimo monetální možnosti.

nicméně rád bych se zeptal, co myslíte tím odečítáním únikové rychlosti a jak jste dospěl k závěru, že pak bude sonda zpomalovat? Myslíte nějaké výrazné snížení rychlosti, nebo co tím myslíte?

Odpovědět


Re: Re: Cesta ke hvězdám???

Vladimír Wagner,2020-11-23 14:17:14

Tím odečtením rychlosti se myslí to, že rychlost 90 km/h je při průletu okolo Slunce. Pak se sonda hrabe z gravitační potenciálové jámy vytvářené Sluncem a ztrácí rychlost. Po opuštění Sluneční soustavy tak má rychlost menší.
Jinak ta rychlost je malá z hlediska možnosti doletět k nějaké nejbližší hvězdě. Proto se vždy v souvislostí s takovým projektem mluví o zkoumání hranic Sluneční soustavy a nejbižšího mezihvězdného rostředí.

Odpovědět

A co zahřát jen trysku.

Martin Jahoda,2020-11-22 10:33:11

Pokud by se vezl vodík s sebou... A nebo jinak tak vezmeme rovnou vodu. Ta se jednodušeji skladuje. Sonda by měla zrcadlo a to by soustředilo sluneční záření na "spalovací komoru". Fungovalo by to i dál od Slunce a při meziplanetárních letec by se palivo dalo doplnit kdekoliv, kde je voda. A pro mezihvězdý let by se jen neletělo tak těsně kolem slunce...

Odpovědět


Re: A co zahřát jen trysku.

Pavel Hudecek,2020-11-22 11:39:25

Tak nějak očekávám, že tohle je právě primární myšlenka prezentovaného projektu:-) Ale asi ne se soustředěním na trysku, ale spíš stylem že vodík bude procházet nějakými kanály v tepelném štítu a ohřev vodíku tak i zlepší jeho chlazení.

Ono taky soustřeďovat světlo někde těsně u Slunce ani čistě opticky moc nejde. Je dobré si uvědomit, že nejlepším možným soustředěním nedostaneme bod, ale nejlépe zaostřený obrázek sluníčka, jehož velikost je dána velikostí Slunce a poměrem mezi ohniskovou vzdáleností a vzdáleností od slunce. U Země je to asi 1 cm/m (s metrovým ohniskem dostaneme centimetrové sluníčko), v místě s 2500 °C teoretické teploty ... to je absolutně povrchová děleno 2,08.. čtvrtá mocnina toho poměru je necelých 19, plocha koule s daným poloměrem je tedy 19násobek plochy povrchu Slunce, odmocnina z toho je asi 4,3. Sonda bude tedy 3,3 poloměru Slunce nad jeho povrchem, tzn. ho "uvidí" obrovské a jeho "fotka" bude tedy taky obrovská.

Odpovědět

Představa využití vodíku

Vladimír Wagner,2020-11-22 09:00:05

nasátého z prostředí v okolí Slunce při blízkém průletu v jeho těsné blízkosti je nesmysl. Jeho hustota je v daných místech strašně malá. To, co se reálně nabízí je ohřátí vodíku, který si sonda přinese do blízkosti Slunce sebou. To poslouží jen k jeho ohřátí. Nejsem si jistý, zda bude takový systém efektivní tak, aby to přidalo takový přírůstek rychlosti k samotnému Oberthově manévru (gravitačnímu praku), aby to vyvážilo komplikovanost systému a nutnost vést hmotnost zmíněného vodíku.

Odpovědět


Re: Představa využití vodíku

Vladimír Wagner,2020-11-22 09:03:20

Ještě odkaz na článek popisující podrobně možnosti využití gravitačního praku: https://www.osel.cz/8972-gravitacnim-prakem-strilime-do-mezihvezdneho-prostoru.html . Při průletu v těsné blízkosti Slunce se dá využít i princip sluneční plachetnice: https://www.osel.cz/8921-kdy-budou-potreba-kapitani-slunecnich-plachetnic.html .

Odpovědět


Re: Re: Představa využití vodíku

Adam Windsor,2020-11-23 13:12:00

Máte pravdu. Také jsem se nad tím pozastavil a podíval se na originální článek. Pravděpodobně se bude jednat o nepřesnost v překladu - bohužel. V odkazovaném původním článku není nic o sběru vodíku. Urychlení je dosaženo kombinací více efektů. Krom samotného "praku" inženýři plánují osadit sondu tepelným štítem, ve kterém bude stočené vedení pro vodík. V době přiblížení (respektive těsně po nejbližším přiblížení) se do těchto trubic vpustí vodík, který díky tepelné roztažnosti expanduje a vytvoří proud proud plynu, který bude sondu urychlovat a zároveň bude použit jako chlazení samotného štítu. Vyplývá mi tedy z toho, že vodík by si sonda měla nést s sebou již ze Země.

Stojí za zmínku, že článek explicitně dává důraz na nutnost tento manévr provést v těsné blízkosti Slunce - autoři uvádí, že by se chěli dostat asi na 1milion mil - tedy 4x blíže než sonda Parker Solar Probe. Také uvádí, že je to možné díky jakémusi (detaily neuvádí-a nechce se mi po tom pátrat) novému materiálu, který dovede lépe odrážet záření než v současnoti použitý materiál na PSP. Nakonec, díky tomuto vysoce odrazivému materiálu lze počítat s dalším impulzem pocházející z tlaku odraženého záření od štítu.

Tato myšlenka zde je již od poloviny 50. let, ale nyní by prý bylo možné toto zkonstruovat.

Aspoň tak tvrdí odkazovaný článek. Tento překlad celou věc poměrně dosti zjednodušil.

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace