Bir uzay aracını başka bir güneş sistemine taşıyabilecek bir yelkeni nasıl tasarlarsınız?
NASA ajansı yolcu 1 Ve yolcu 2 1970’lerde fırlatılan iki sonda, hala güneş sistemimizden ayrılan tek insan yapımı nesneler. İkili beklentilere meydan okuyup hala çalışıyor olsa da, araştırmacılar, yıldız mahallemizin ötesini keşfedebilecek yeni görevler tasarlamaya devam ediyor. olarak bilinen tekniklerden biridir. hafif yelkenRüzgar yerine ışıkla hareket eden bir yelken, böylesine iddialı bir hedefe ulaşmanın umut verici bir yolu gibi görünüyor.
İki yeni çalışmada araştırmacılar, yıldızlararası yolculuk için en iyi nasıl hafif bir yelken tasarlanacağını keşfettiler. Böyle bir yelkenin akması ve ağ benzeri bir desene sahip olması gerektiğini buldular ve kullanılacak en iyi malzemeler hakkında da bazı sonuçlara vardılar.
Bu çalışmalar, Türkiye’ye seyahat edebilen hafif yelkenli bir araç için yeni tasarımlar geliştirmeyi amaçlayan bir araştırma ve mühendislik projesi olan Breakthrough Starshot Initiative’in bir parçası olarak yürütülmüştür. alpha Centaurigüneş sistemindeki en yakın komşularımız.
İlişkili: Uzayda bir güneş yelkeni: LightSail 2’den harika manzaraları görün
Breakthrough Starshot, Breakthrough Starshot’a göre, “evrendeki yaşamın temel sorularını araştıran bir grup uzay bilimi programı” olan Breakthrough Initiatives ile bir projedir. İnternet sitesi.
Breakthrough Starshot, ışık hızının %20’si oranında küçük bir gofret boyutunda bir sonda taşıyan hafif bir yelken geliştirmeyi hedefliyor. Bu yüksek hız, sondanın yaklaşık 20 yıl içinde Alpha Centauri’ye ulaşmasını sağlayacak. açıklamaya göre.
Referans olarak, Alpha Centauri Dünya’dan yaklaşık 4 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır ve bazı uzmanlar Mevcut teknoloji ile sisteme ulaşmanın en az 6.300 yıl alacağı tahmin ediliyor.
Hafif yelken nedir?
Hafif yelkenler bilim kurgu veya yeni bir fikir değildir. Güneş yelkenleri olarak da bilinen hafif yelkenler, roket yakıtı kullanmadan uzay aracını hareket ettirebilir. Işık yelkenleri, fotonlar olarak bilinen ışık parçacıkları yansıyan yelkenle çarpışarak momentumlarını levhaya aktardığında çalışır.
Zamanla, milyarlarca ve milyarlarca foton yelkene çarpacak ve gemiyi ileri “itmek” için yeterli ivme kazandıracak.
2019’da, ABD merkezli, kâr amacı gütmeyen bir uzay eğitimi ve sosyal yardım kuruluşu olan Planetary Society, kitle fonlaması ile desteklenen planörle çalışan bir uzay aracını başlattı. HafifYelken 2 Dünya’nın yörüngesine. Küp uzay aracı bir somun ekmek büyüklüğündedir, ancak güneş yelkeni 433 fit kare (32 metrekare) genişliğindedir.
Aracın hafif yelkeni, alüminyum mylar’dan yapılmış dört üçgen bölümden oluşuyor. Araç bir SpaceX Falcon Heavy roketiyle uzaya ulaştığında, güneş ışığının oluşturduğu itme kuvveti kullanarak yörüngeye doğru manevra yapıyordu.
Japon uzay ajansı JAXA, adı verilen bir güneş yelkeni yardımıyla seyahat eden bir uzay aracını da fırlattı. İkarus.
Ancak Starshot, LightSail 2’den farklıdır. LightSail 2 yalnızca Güneş’ten gelen fotonlara dayanırken, Starshot’ın proje liderlerinin elde etmeyi umduğu aşırı hızlara ulaşmak için daha yoğun ışığa ihtiyacı olacaktır. Bunu yapmak için proje, yoğun ışığı doğrudan potansiyel Starshot sondalarının hafif yelkenlerine odaklamak ve yörüngeye ulaştıktan sonra hızla yollarına göndermek için yer tabanlı lazerleri kullanmayı hedefliyor.
Mükemmel güneş yelken oluşumu
Bu iki yeni çalışmada, araştırmacılar bir hafif yelkenin en etkili şeklini ve stilini araştırdılar.
Pennsylvania Üniversitesi Makine Mühendisliği ve Uygulamalı Mekanik Bölümü’nde araştırmacı olan Igor Bargatin tarafından yönetilen ilk makale, yıldızlararası hafif yelken için en iyi malzeme ve şekli önermektedir.
İlk olarak, çalışma, Starshot’ın hafif yelkeninin, kimyasal bileşik alüminyum oksit ve gümüş geçiş metali molibden disülfürün ultra ince tabakalarından yapılması gerektiğini öne sürüyor.
Ekip ayrıca, açıklamaya göre, hafif bir yelkenin kopmayı önlemek için önemli bir eğriye sahip olması ve “düz yatmak yerine paraşüt gibi akması” gerektiğini tavsiye ediyor.
Bargatin aynı açıklamada, “Buradaki sezgi, ister bir yelkenlide ister uzayda olsun, çok dar bir yelkenin ağlamaya daha yatkın olmasıdır.” Dedi. “Anlaması nispeten kolay bir kavram, ancak bu malzemelerin bu ölçekte nasıl davrandığını göstermek için çok karmaşık hesaplamalar yapmamız gerekiyordu.”
Özellikle Starshot ekibinin hedeflediği yüksek hızlarda yelken, limitlere kadar zorlandığında önemli miktarda basınca dayanacaktır. Bu araştırmacılar, şişkin şeklin yelkenin bu basınç altında kırılmasını önlemeye yardımcı olacağını öne sürüyorlar.
Bargatine grubunda doktora sonrası araştırmacı olan baş yazar Matthew Campbell, aynı açıklamada, “Lazer fotonları yelkeni bir plaj topu üfleyen hava gibi dolduracak” dedi. “Ayrıca, hafif, kompakt kapların, yırtılmaları ve çatlakları önlemek için küresel veya silindirik olması gerektiğini biliyoruz. Propan tanklarını ve hatta roketlerdeki yakıt tanklarını düşünün.”
önemli kalıp
İkinci makale, yelkenin içindeki bir desenin, zemindeki lazer ışınlarından gelen ışığın ısısını nasıl daha etkili bir şekilde dağıtabileceğini araştırdı.
UCLA Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nde araştırmacı olan baş yazar Aswath Raman da aynı açıklamada söyledi. “Sadece parçalanmadığından emin olmak için, uzayda mevcut olan tek ısı transferi modu olan ısısını yayma yeteneğini arttırmamız gerekiyor.”
Daha önce araştırmacılar, yelkenin hafif “kumaşının” bu çılgın kaygıyla başa çıkmak için küçük, eşit aralıklı deliklerle kaplanabileceğini öne sürdüler. Bununla birlikte, bu araştırmacılar, yelkenin, ısı dağılımını en üst düzeye çıkarmak için bir kafes düzeninde gruplandırılmış yelken dokusuna ek olarak deliklere sahip olabileceğini öne sürüyorlar.
Pensilvanya Üniversitesi’nde Bargattin ile birlikte çalışan bir araştırmacı olan ortak yazar Deep Jariwala, aynı açıklamada, “Birkaç yıl önce, bu tür bir kavram üzerinde düşünmek veya teorik çalışma yapmak biraz uzak bir ihtimal olarak görülüyordu” dedi. “Artık sadece bir tasarımımız yok, tasarım laboratuvarlarımızda bulunan gerçek malzemelere dayanıyor. Gelecek için planımız bu tür yapıları küçük ölçekte yapmak ve yüksek güçlü bir lazerle test etmek olacak.”
Bu kağıtlar yayınlanan Nano Mektuplarda 16 Şubat.
Chelsea Gohd’a [email protected] adresinden e-posta gönderin veya onu Twitter’da takip edin Tweet yerleştirme. Bizi Twitter’da takip edin Tweet yerleştirme Ve Facebook’ta.
More Stories
Yeni bir okyanus atlası, yapay ışığın geceleri denizleri nasıl kirlettiğini gösteriyor
NASA’nın Webb Uzay Teleskobu, Kayalık Gezegen Oluşumu bölgesinde su buharı tespit etti
Ölü bir balinanın leşiyle beslenen düzinelerce köpekbalığını izleyin: ScienceAlert