Moře šplouchá, tvář vám hladí jemný vánek, který se zlehka opírá do plachet vaší lodi a zapadající slunce všechno halí do měkkých oranžových barev. Skutečná romantická idylka. Slunce a plachtění k sobě patří už od pradávna. Jenže technici se již před několika lety rozhodli, že by mohli starý známý princip, který před staletími otevřel lidem nové možnosti, vylepšit a použít v kosmickém prostoru. Kvůli nedostatku větru v těchto oblastech bylo potřeba najít jiný zdroj pohonu – a s pomocnou rukou přišlo Slunce.
Myšlenka postavit sluneční plachetnici se poprvé realizovala v podobě stroje Cosmos-1. Nosná raketa Volna startovala z ponorky v Barentsově moři 21. června 2005. Jenže nosná raketa tehdy havarovala. Druhý pokus přišel s pomocí takzvaného cubesatu – malé družice složené ze tří unifikovaných kostek. Tato plachetnice nesla označení Nano Sail-D a startovala v roce 2008 na raketě Falcon 1. SpaceX tehdy teprve sbírala první cenné zkušenosti a start se bohužel nezdařil.
Pak už se na tuto nadějnou technologii usmálo štěstí – Japonci 21. května 2010 vypustili za oběžnou dráhu Země sluneční plachetnici IKAROS. Ta o dva týdny později úspěšně roztáhla svou plachtu a vydala se pouze s využitím tlaku slunečního záření na cestu k Venuši, kolem které proletěla 8. prosince téhož roku. Výše popsaná plachetnice Nano Sail-D se nakonec dočkala svého nástupce – Nano Sail D2, který byl v listopadu roku 2010 vynesený raketou Minotaur IV. Ačkoliv šlo o družici, která měla ve složeném stavu rozměry 30 x 10 x 10 centimentrů, tak rozložení plachty o ploše deset metrů čtverečních se podařilo během pěti sekund.
Nyní se sluneční plachetnice hlásí znovu o slovo. A opět jde o cubesat ve formaci 3U, tedy složený ze tří krychlí. Za vznikem projektu LightSail-1 stojí nezisková organizace Planetary Society, kterou před lety spoluzaložil známý popularizátor astronomie Carl Sagan. Vývoj této sluneční plachetnice stál podle zdrojů z Planetary Society 5,45 milionu dolarů. Za zmínku stojí, že velká část financí se vybrala pomocí tzv. crowdsourcingu na portálu Kickstarter. Náklady na vynesení plachetnice uhradila NASA.
Ve složeném stavu sice zabírá prostor srovnatelný s krabicí od bot, ale na oběžné dráze ve výšce několika set kilometrů rozvine svou tenkou plachtu. Stane se vděčným objektem pozorovatelů nočního nebe. Plachta o ploše 32 metrů čtverečních je totiž vyrobená z Mylaru, který ochotně odráží sluneční paprsky.
O vynesení cubesatu LightSail-1 se postarala raketa Atlas V, jejímž hlavním nákladem byl armádní miniraketoplán X-37 (více info zde). Jelikož byla družice vysazena na oběžnou dráhu, kde stále zůstávají zbytky atmosféry, očekává se, že zpomalující tření bude vyšší než z paprsků vygenerovaný tah.
Možná si teď říkáte jaký úkol tedy bude aktuálně vypuštěná plachetnice mít. Její hlavní náplní práce je otestovat technologie – hlavně vyklápěcí konstrukci. Cílem je nabrat zkušenosti, ověřit, zda všechny palubní systémy pracují správně a díky výklopnému rameni pořídit i pár pěkných snímků. Sotva čtyřkilogramová družice by měla na oběžné dráze vydržet zhruba jeden měsíc.Nasbíraná data se budou hodit pro ostrou verzi plachtetnice, která by měla letět na první misi nově vyvíjené rakety Falcon Heavy (velmi pravděpodobně budou na palubě i další družice). Tato plachetnice by měla kolem Země kroužit 720 kilometrů vysoko, mimo rušivý vliv horních vrstev atmosféry a mohla by tak skutečně vyzkoušet změny rychlosti a manévrování.
Zdroje informací
http://sail.planetary.org/
http://spaceflightnow.com/
Zdroje obrázků
https://fbcdn-sphotos-h-a.akamaihd.net/…=1442522922_3af3841a9386b5c47e78dc98bf4dfd98
http://www.technovelgy.com/graphics/content10/ikaros-solar-sail.jpg
http://planetary.s3.amazonaws.com/sites/lightsail/images/lightsail-table.jpg
Psáno pro Kosmonautix a osel.cz
Harvardský astronom považuje Oumuamuu za mimozemskou technologii
Autor: Stanislav Mihulka (08.02.2021)
Nanofotonické plachty mohou pohánět lodě relativistickou rychlostí
Autor: Stanislav Mihulka (07.09.2018)
Už známe první kandidáty pro mezihvězdný let: Háďátka a želvušky
Autor: Stanislav Mihulka (08.11.2017)
Nejmenší satelity ve vesmíru jsou prvním krokem na cestě ke hvězdám
Autor: Stanislav Mihulka (29.07.2017)
Kdy budou potřeba kapitáni slunečních plachetnic?
Autor: Vladimír Wagner (11.07.2016)
Diskuze:
Mylar (PET) ochotně odráží světelné paprsky, je-li napařením pokoven
Josef Hrncirik,2015-05-23 11:10:24
, tj. pohliníkován či pozlacen.
Solární konstantě cca 1400 W/m2 u Zeměkoule při dokonalém odrazu odpovídá tlak světla cca 5 uPa. To odpovídá i číslům: MEK kosmo.cz ..základy kosmonautiky. Reálná konstrukce cca 500 m2 plachty při 17 m2/kg by měla tah (odpor) 2 mN, tj. zrychlení cca 0, 068 mm/s2.
Gravitační zrychlení Slunce je u Zeměkoule cca 5,9 mm/s2 , tj. cca 87 x větší než z pohonu „cca reálné plachetnice“. Plachty by se musely svinout na cca 1% původní plochy, tj. vše do průřezu stínu cca jen 0,5 m2, aby se loď nevzdalovala od Slunce.
Pokud by se loď měla začít přibližovat pádem ke Slunci např. s polovičním zrychlením tj. cca 3 mm/s2, stín by musel mít méně než cca 0,25 m2. Jenže předtím by šíf musel ztratit svoji oběžnou rychlost kol Slunce, cca 29 km/s. Pro světelné brzdění by poměr foto a gr. zrychlení musel být spíše 1, než jen 1/87.
Proto žasnu, jak plachtili k Venuš, která je prý blíž ke Sl. nežli Z..
Země je skutečně placka nesená 4 slony. Nechce se mi to přepočítávat.
Prostě potřebují si posvítit z Všehomíru na ukrajinské bojiště.
Re: Mylar (PET) ochotně odráží světelné paprsky, je-li napařením pokoven
Milan Štětina,2015-05-23 12:28:35
Ten poměr máte obráceně - pokud je gravitační zrychlení od Slunce přibližně 87x větší než od plachty, tak můžete mít plachtu klidně 40x větší (tj. 20000m2 při stejné hmotnosti) a pořád může družice padat zrzchlením 3mm/s2 (tj. polovinou gravitačního od Slunce).
V článku uvažují plachtu 32m2, ale vzhledem ke stejné měrné hmotnosti to zrychlení 0,068mm/s2 odpovídá. Je to sice málo, ale za rok je to 1km/s. To na vesmírné poměry není mnoho, jistý vliv to má. A pokud se využije gravitační prak (viz níže) s měsícem, tak můžete poslat sondu rychlostí 29km/s přímo do Slunce nebo kamkoliv jinam (na nižší orbity opravdu kamkoliv, na vyšší je to samozřejmě omezené, ale na Mars by to možná šlo - nechce se mi to počítat).
vzpomněl jsem si, jak jsem se houpával za starých dobrých časů na houpačce.
Josef Hrncirik,2015-05-23 17:41:41
Vypočítal jsem si, že když se budu kyvem vracet zpět, vykopnutím nohou dopředu reakce zvýší rozkmit tj. uloží energii kopu do pohybové či gravitační energie, ev. až do namotávání provazů na tzv. klepač koberců, přetržení provazů a let po balistické křivce do země, nebo v lepším případě s tečným dopadem na blízký prudký svah postupně přecházející do protisvahu.
Prostě v gravitačním praku při pohybu proti větru nutno plachty skasat či dát do praporu a čůrat po větrech. No a při pohybu s větry přesně naopak. Tak je asi možno dohoupat se i z Merkuru až do Slunce.
Bez gravitačních praků ale křižákům pomůže jen prudká střelba po větru. Zase budou jako bez kolonií.
Re: Budou křižáci křižovat proti větru?
Milan V,2015-05-22 09:19:30
Pokud vím, tak nejde křižovat bez kormidla, a na obrázku jsem žádné nezahlédnul.
Spíš budou střílet z gravitačního praku, to jde i bez kormidla.
Re: Re: Budou křižáci křižovat proti větru?
Stanislav Brabec,2015-05-22 20:42:52
Obávám se, že ve vakuu vám kormidlo bude k ničemu.
Nicméně Slunce má i gravitaci, takže pokud pošleme plachetnici proti oběžnému pohybu Země, možná se podaří najít polohu plachet, kdy zbrzdění přinese převahu přitažlivé síly nad odstředivou plus odstředivou složku tlaku záření. (Pokud má někdo náladu, může si spočítat, zda to je opravdu možné.)
loď křižující na vodě potřebuje nejen kormidlo, ale i kolejnici
Josef Hrncirik,2015-05-23 17:49:45
(oporu vůči bočnímu smyku), jinak by šla po větru jako kouř či balon s kormidlem.
Re: Budou křižáci křižovat proti větru?
Milan Štětina,2015-05-23 11:10:53
V kosmu se naviguje jinak. Z8kladní stav je, že sonda/družice/těleso krouží kolem nějakého jiného tělesa (Země, Měsíc, Slunce, jiná planeta/měsíc/asteroid). To nastává, pokud se družice pohybuje takovou (tečnou) rychlostí, že se vyrovná gravitační a odstředivá síla. Pokud družice zrychlí, dráha dostane tvar elipsy (pokud zrychlí hodně, má trajektorie tvar hyperboly a družice opustí gravitační vliv tělesa, kolem kterého kroužila). Pokud tedy chci někam doletět, tak zapnu motor vždy v místě nejblíže k Zemi (centrálnímu tělesu) a elipsa se postupně prodlužuje až přejde do té hyperboly a družice uletí.
Pokud tedy chci letět směrem od Slunce, zapínám motor vždy, když jsem na oběžné dráze kolem Země nejblíže Slunci. Pokud chci letět směrem ke Slunci, zapínám motor v poloze nejdále od Slunce.
S plachtou to funguje stejně. Raketový motor se zapíná vždy ve směru pohybu tělesa, protože je to nejůčinější (popř. proti pohybu, pokud chci elipsu zmenšovat). Plachtu musíme nastavovat šikmo (výsledná síla je také šikmo, ale s trochu jiným úhlem), což trochu otáčí elipsu, ale lze to kompenzovat tím, že se "motor" zapíná dříve.
Pokud do hry vstoupí třetí těleso - například Měsíc, tak je možné uvažovat zjednodušeně takto:
1. Družice krouží kolem Země a postupným zrychlování stále protahujeme elipsu směrem k Měsíc.
2. V nejvzdálenějším místě elipsy převládne gravitace Měsíce nad gravitací Země. Družice přejde na parabolickou dráhu "kolem" Měsíce.
3. Družice opustí gravitační pole Měsíce stejnou rychlostí (vzhledem k Měsíci), ale v jiném místě a jiným směrem. Důsledek, že sonda přejde do gravitačního pole Slunce (resp. do oblasti, kde převládá vliv Slunce nad vlivem Země i Měsíce) a rychlost vzhledem ke Slunci se změní (oproti stavu před vstoupením do gravitačního vlivu Měsíce). Tomu se říká gravitační prak.
Budou se křižáci křižovat proti větru?
Josef Hrncirik,2015-05-23 13:05:56
Prak má křižácký David zatím dobře ukrytý v kapesníku. Slunce je prak Joshuův. Chtěl jsem naznačit, že když fotovánek i gravitace padají stejně se čterci a nelze se radikálně vyhnout radiální složce zrychlení vedoucí k odfuku od S., zajímavá tangenciání složka (protitečná) z šikmého zrcadlení se vlivem nutné složky radiální (absorbce světla, nerovnost, podíl ploch s malou šikmostí), stává vlastně nezajímavou, protože odfuku se lze vyhnout pouze malým podílem škodlivého (málo šikmého) stínu vyžadující přesnou, ale v důsledku též netuhou (či v celém spektru průhlednou nosnou či pomocnou konstrukci a průhledné námořníky).
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
