Se for deg et solcelledrevet seil som kan drive et romfarkost gjennom vakuumet i rommet som en vind som driver et seil her på jorden. NASA og andre romfartsorganer tar ideen på alvor og jobber med ulike prototeknologier. Edward Montgomory er Technology Area Manager for Solar Sail Propulsion ved NASA. De testet nettopp et 20 meter seil på Glenn forskningssenter Plum Brook-anlegget i Sandusky, Ohio.
Hør intervjuet: NASA Tests a Solar Sail (3.7 mb)
Eller abonner på Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain - Kan du gi meg litt bakgrunn om solseil generelt?
Edward Montgomery - Dette er en teknologi som byrået vårt har vært interessert i i lang tid, men historien går flere hundre år tilbake til Fredrick Sander ved århundreskiftet (19. århundre). I nyere tid har vi funnet at fremskritt på et par spesielle områder har gjort det til noe vi virkelig må se nærmere på. Komposittmaterialene som har kommet ut de siste par årene, for eksempel innen sportsutstyr som er laget av ultra, lette stenger og filmteknologi som på noen måter er relatert til materialindustrien og felt for integrerte kretsløp og maling tilsetningsstoffer. Disse feltene har gjort det mulig å bygge strukturer i rom som er sladderlignende, og vi har aldri virkelig klart å gjøre det før et par tiår før (nå), og når du først har fått den typen masse ned veldig lavt, så krever ikke mye for å få litt akselerasjon og god fremdrift ut av det.
Hvordan kan lys gi fremdrift til aluminiumsfolie i rommet?
Det er en veldig fascinerende egenskap som lys har; den har egentlig ikke masse, så den kan ikke sprette av noe, men faktisk samhandler det med hindringer; det gir momentum til det, og dette ble teoretisert av Einstein og det har blitt bevist i en rekke laboratorieeksperimenter.
Hva er teknologien du tester på NASA akkurat nå?
Vi tar ett bestemt solseilkonsept som er et firkantet seil; den har 4 bommer som kommer ut og i mellom er bommene trekantede seil og det systemet er designet for å bære nyttelast som er relativt beskjedne i størrelse: Robotic Science nyttelast. Vi ser på flere oppdrag for det indre solsystemet for å studere solens fysikk og hvordan det samhandler med jorden.
Så du ville sendt ditt solseil fra vår posisjon; jordens bane, nærmere solen? Høres slags baklengs ut for meg.
Vel, seilet som seilet kan produsere er proporsjonalt med styrken i sollyset, og når du kommer nærmere solen, går styrken til fremdriften opp som kvadratet til avstanden når du kommer nærmere, så faktisk fungerer det mye mer effektivt nær solen. Oppdragene som er planlagt å se på det ytre solsystemet; nesten alle av dem har involvert først å gå til det indre solsystemet som flyr nær solen og få et godt løft og deretter gå ut. Men oppdragene vi ser på på kort sikt er oppdrag som svever; de går ikke veldig fort. Det er et balansepunkt mellom jordas gravitasjonstrekk og solens gravitasjonstrekk kalt Lagrange-punktet, og vi har satellitter som ligger der nå. Det krever ikke noe særlig fremdrift, men hvis du vil sitte og sveve på et tidspunkt nærmere Solen (for å komme til) det bestemte punktet i rommet, så må du ha noen fremdriftsevner og forskerne våre har en intens interesse å ville være på det tidspunktet. Du kan forestille deg hvordan det kan være et fordelaktig sted å plassere noen instrumenter mellom Jorden og Solen for å forstå hvordan den fysiske egenskapen er.
Ok, så jeg forstår; det ville være som om solen var en fan og du hadde seilet ditt, og du lot den renne ned mot solen til det punktet at kraften fra solens energi som kommer ut av den er perfekt balansert for å holde solseilet på punktet. Det vil ikke gå lenger eller gå nærmere.
Ikke sant. Det er riktig.
Hva slags eksperimenter ville du vært interessert i å gjøre hvis du kunne komme så nær og kunne holde stasjonen?
Jeg er en fremdriftsingeniør, ikke forsker; de kan gjøre en mye bedre jobb med å forklare hva de studerer nøyaktig, men noen av instrumentene som de planlegger å sette på den måler magnetosfæren, de måler partikler med høy energi når de går. Av spesiell interesse er å avkjenne koronale masseutkast; dette er de store fakkelhendelsene som skjer på solen, som når de først kommer til Jorden virkelig kan forstyrre kommunikasjonen vår, og de faktisk kan skade og ødelegge sensitivt elektronisk utstyr. En slik oppblussing i 1986 forårsaket flere millioner dollar skade i Nord-Amerika alene, så vi ønsker å være i stand til å forutsi disse hendelsene når de skjer, og hvis vi har nok varslingstid, kan vi slå av utstyret vårt eller under spesielle forhold, holde dem fra å bli såret, så det er viktig å vite når en koronal masseutkast kommer.
Hva kan fremtiden inneholde for denne teknologien med å kunne utforske det ytre solsystemet?
Vel, det er et godt poeng. Som jeg nettopp nevnte, kan disse koronale masseutkastene også være veldig skadelige for astronautene våre, slik at NASA i nær fremtid ser etter å dra tilbake til Månen og Mars som det har vært mye diskusjon om. Vi må være i stand til å forutsi når disse hendelsene (koronale masseutkast) skjer slik at astronautene våre kan komme til trygge tilfluktssteder fra disse hendelsene, så vi vil sannsynligvis trenge å ha disse advarselssatellittene plassert nær månen og mars og muligens rundt solsystemet for en advarsel når du gjør det. (Etter det) til slutt i fremtiden er det en intens interesse for å ville forstå strukturen i solsystemet vårt utenfor Pluto-banen, spesielt Heliopause, nå har romfartøyet Voyager nettopp kommet inn i regionen; det har kommet noen interessante resultater tilbake der; og det er mye vi ønsker å vite om i det området av verdensrommet. Rett utenfor det er noe som heter Oort Cloud, som visstnok er verdensrommet hvor mange av de kometene som vi ser, lever mesteparten av livet, men noen ganger kommer de inn i Solen. Så det er ganske mye vitenskap å gjøre; observasjon og leting rett utenfor solsystemets kanter.
Ville noe være annerledes i å bygge et solseil til det som kan reise ut i det ytre solsystemet, enn det du jobber med akkurat nå?
Det trenger ikke være det. Du kan ta teknologien vi forfølger nå for å gjøre disse koronale masseutkastingssignalene, og du kan sende det seilet på et oppdrag. Problemet er at det vil ta eller mer å komme til de Oort Clouds og ut i Heliopause. Hvis vi kan bygge et seil som er i størrelsesorden eller en tidel av vekten for samme areal; som utfører 10 ganger bedre hvis du vil, så kan vi gjøre det samme oppdraget i løpet av halve tiden, så for å virkelig begynne å vurdere det oppdraget, vil vi bygge seil med høyere ytelse for å virkelig gjøre det og gjøre det i løpet av vår levetid, om du vil.
Hva er tidsrammen nå fremover med prototypen du tester og fremtidsplanene dine?
Det er noe som det studeres mye av i byrået akkurat nå; spesielt er det et rådgivende utvalg for vitenskap som møter og bestemmer hva deres vitenskapelige prioriteringer er, og som vil angi behovsdato for når seil må være klare. Når den kan være klar…, er det vi har gjort de siste tre årene som kulminerte med disse testene på Plumbrook, å gjøre det beste vi kan på bakken for å designe og betjene et solseil i et simulert romfartsmiljø. Neste trinn er å gå opp i verdensrommet, og det kommer til å være et viktig skritt. Vi må virkelig ta en tur i solseilet og se hvordan det fungerer i verdensrommet: belastningen på seilets struktur er mye, mye mindre enn de er her på bakken. Tyngdekraften legger en belastning på seilene som er 4000 ganger høyere enn hva Sola vil gjøre. Så et virkelig sant miljø er i verdensrommet, og vi må ta det (seilet) opp for å teste det ut. Det er ytterligere 3-5 år å gjøre den slags, og da vil den være klar til å bli tilført et vitenskapsoppdrag; 3-5 år nominell planoppdrag og utviklingsfase for romoppdrag. Så i løpet av det neste tiåret forventer jeg absolutt å se et solseil som flyr.
