Bayangkan layar bertenaga suria yang dapat mendorong kapal angkasa melalui kekosongan ruang seperti angin yang menggerakkan layar di Bumi. NASA dan agensi angkasa lain memandang serius idea itu dan sedang mengusahakan pelbagai teknologi prototaip. Edward Montgomory adalah Pengurus Kawasan Teknologi Solar Sail Propulsion di NASA. Mereka baru saja menguji belayar sejauh 20 meter di kemudahan Plum Brook di pusat penyelidikan Glenn di Sandusky, Ohio.
Dengarkan wawancara: NASA Menguji Solar Sail (3.7 mb)
Atau melanggan Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain - Bolehkah anda memberi saya latar belakang mengenai pelayaran solar pada umumnya?
Edward Montgomery - Ini adalah teknologi yang telah diminati oleh agensi kami sejak beberapa lama, tetapi sejarahnya bermula sejak beberapa ratus tahun kepada Fredrick Sander pada awal abad ini (ke-19). Sejak kebelakangan ini, kami mendapati bahawa kemajuan dalam beberapa bidang tertentu menjadikannya sesuatu yang mesti kita teliti. Bahan komposit yang telah keluar dalam beberapa tahun terakhir, seperti peralatan sukan yang terbuat dari batang ringan, ringan, dan teknologi filem yang dalam beberapa hal berkaitan dengan industri bahan dan bidang litar bersepadu misalnya dan bahan tambah cat. Medan ini memungkinkan untuk membina struktur di ruang yang seperti gossamer dan kita tidak pernah dapat melakukannya sehingga beberapa dekad sebelumnya (sekarang) dan setelah anda dapat memperoleh jenis jisim yang sangat rendah, maka tidak memerlukan banyak tenaga untuk mendapatkan pecutan dan penggerak yang baik daripadanya.
Bagaimana cahaya dapat memberikan pendorong kepada aluminium foil di ruang angkasa?
Itu adalah harta yang sangat menarik yang dimiliki cahaya; ia tidak mempunyai massa, jadi ia tidak dapat melambung dari sesuatu, tetapi sebenarnya ia berinteraksi dengan halangan; ia memberikan momentum kepadanya dan ini berteori oleh Einstein dan telah terbukti dalam sejumlah eksperimen makmal.
Apakah teknologi yang sedang anda uji di NASA sekarang?
Kami menggunakan satu konsep pelayar suria tertentu iaitu layar persegi; ia memiliki 4 boom yang keluar dan di antara boom adalah layar segitiga dan sistem itu dirancang untuk membawa muatan yang ukurannya relatif sederhana: muatan Sains Robotik. Kami sedang melihat beberapa misi ke sistem suria dalaman untuk mengkaji fizik Matahari dan bagaimana ia berinteraksi dengan Bumi.
Oleh itu, anda akan menghantar pelayaran solar anda dari kedudukan kami; orbit Bumi, lebih dekat ke Matahari? Kedengaran agak mundur kepada saya.
Nah, daya tarikan yang dapat dihasilkan oleh layar adalah sebanding dengan kekuatan cahaya matahari dan ketika anda menghampiri Matahari, kekuatan dorongan itu naik ketika segi empat jarak ketika anda semakin dekat sehingga sebenarnya, ia berfungsi lebih banyak dengan cekap dekat dengan Matahari. Misi yang telah dirancang untuk melihat sistem suria luar; hampir semuanya melibatkan pertama kali pergi ke sistem suria dalaman yang terbang dekat dengan Matahari dan mendapat dorongan yang baik dan kemudian keluar. Tetapi misi jangka pendek yang kita lihat adalah misi yang berlegar; mereka tidak berjalan dengan pantas Terdapat titik keseimbangan antara tarikan graviti Bumi dan tarikan graviti Matahari yang disebut titik Lagrange, dan kita mempunyai satelit di sana sekarang. Itu tidak memerlukan dorongan tertentu, tetapi jika anda ingin duduk dan berlegar pada suatu ketika lebih dekat ke Matahari (untuk sampai ke) titik tertentu di ruang angkasa, maka anda harus mempunyai beberapa kemampuan pendorong dan para saintis kami mempunyai minat yang kuat di mahu berada pada ketika itu. Anda dapat membayangkan bagaimana itu mungkin tempat yang menguntungkan untuk meletakkan beberapa instrumen di antara Bumi dan Matahari untuk memahami bagaimana sifat fizikal itu.
Ok, jadi saya faham; seolah-olah Matahari adalah kipas angin dan anda mempunyai layar dan anda membiarkannya melayang ke arah Matahari sehingga kekuatan tenaga Matahari yang keluar darinya seimbang untuk menahan pelayaran matahari pada titik tersebut. Ia tidak akan melangkah lebih jauh atau semakin dekat.
Betul. Itu adalah betul.
Apa jenis eksperimen yang anda berminat untuk lakukan sekiranya anda dapat menghampirinya dan dapat membuat stesen?
Saya seorang jurutera penggerak, bukan saintis penyelidikan; mereka dapat melakukan pekerjaan yang jauh lebih baik untuk menjelaskan apa sebenarnya yang mereka pelajari, tetapi beberapa instrumen yang mereka rancangkan untuk mengukurnya mengukur magnetosfera, mereka mengukur zarah-zarah tenaga tinggi ketika berlalu. Yang paling menarik ialah merasakan pengeluaran massa koronal; ini adalah kejadian suar besar yang terjadi di Matahari, sehingga apabila mereka sampai di Bumi dapat mengganggu komunikasi kita dan mereka sebenarnya boleh membahayakan dan memusnahkan peralatan elektronik yang sensitif. Kesibukan seperti itu pada tahun 1986 menyebabkan kerosakan berjuta-juta dolar di Amerika Utara sahaja, jadi kami ingin dapat meramalkan kejadian tersebut ketika kejadian dan jika kami mempunyai masa amaran yang mencukupi, kami dapat mematikan peralatan kami atau dalam keadaan tertentu, menyimpannya daripada terluka jadi penting untuk mengetahui kapan pelepasan massa koronal akan datang.
Apa yang dapat dimiliki masa depan untuk teknologi ini, dengan dapat meneroka sistem suria luar?
Baik, itu adalah titik yang baik. Seperti yang baru saya nyatakan, pelepasan massa koronal ini juga boleh membahayakan angkasawan kita sehingga NASA melihat dalam masa terdekat untuk kembali ke Bulan dan Marikh yang telah banyak dibincangkan. Kita perlu dapat meramalkan kapan peristiwa ini (pelepasan massa koronal) berlaku sehingga angkasawan kita dapat sampai ke tempat selamat dari peristiwa tersebut, jadi kita mungkin perlu meletakkan satelit amaran ini di dekat bulan dan rawa dan mungkin di sekitar sistem suria untuk memberi amaran dalam melakukan perkara itu. (Setelah itu) akhirnya di masa depan ada minat yang tinggi untuk ingin memahami struktur sistem suria kita di luar orbit Pluto, terutama Heliopause, sekarang kapal angkasa Voyager baru saja memasuki wilayah itu; terdapat beberapa hasil yang menarik kembali ke sana; dan ada banyak perkara yang ingin kami ketahui di kawasan ruang tersebut. Di sebalik itu adalah sesuatu yang disebut Oort Cloud yang kononnya adalah kawasan ruang di mana banyak komet yang kita lihat hidup sepanjang hayat mereka, tetapi kadang-kadang mereka datang ke Matahari. Oleh itu, ada banyak sains yang perlu dilakukan; pemerhatian dan penerokaan tepat di luar pinggir sistem suria.
Adakah sesuatu yang berbeza dalam membangun pelayaran suria yang dapat masuk ke sistem suria luar maka apa yang sedang anda kerjakan sekarang?
Tidak semestinya. Anda boleh menggunakan teknologi yang sedang kita coba sekarang untuk melakukan isyarat penghapusan massa koronal ini dan anda boleh menghantarnya dalam misi. Masalahnya ialah memerlukan lebih banyak atau lebih banyak masa untuk sampai ke Oort Clouds dan keluar ke Heliopause. Sekiranya kita dapat membina layar yang berukuran besar atau sepersepuluh berat untuk jumlah kawasan yang sama; yang menunjukkan prestasi 10 kali lebih baik jika anda mahu, maka kita dapat membuat misi yang sama pada separuh masa, jadi untuk benar-benar mulai mempertimbangkan misi itu, kami ingin membina layar berkinerja lebih tinggi untuk benar-benar melakukannya dan melakukannya dalam jangka hayat kami, jika anda mahu.
Apakah jangka masa sekarang ke depan dengan prototaip yang anda uji dan rancangan masa depan anda?
Itulah sesuatu yang sedang dilakukan banyak kajian di agensi sekarang; terutamanya, ada jawatankuasa penasihat sains yang bermesyuarat dan menentukan apa keutamaan sains mereka dan yang akan menetapkan tarikh keperluan ketika kapal perlu siap. Bila sudah siap…, apa yang telah kita lakukan selama 3 tahun terakhir yang memuncak dalam ujian ini di Plumbrook adalah melakukan yang terbaik yang kita dapat di lapangan untuk merancang dan mengoperasikan pelayaran suria di lingkungan ruang simulasi. Langkah seterusnya adalah naik ke angkasa dan itu akan menjadi langkah penting. Kita benar-benar harus melakukan penerbangan layar solar dan melihat bagaimana ia beroperasi di angkasa: beban pada struktur layar adalah jauh lebih rendah daripada yang ada di darat. Graviti meletakkan beban pada layar 4000 kali lebih tinggi daripada yang akan dilakukan oleh Matahari. Oleh itu, persekitaran yang benar-benar ada di ruang angkasa dan kita harus mengambilnya (layar) untuk mengujinya. Itu 3-5 tahun lagi untuk melakukan perkara seperti itu, dan ia akan siap untuk dimasukkan ke dalam misi sains; Fasa perancangan dan pembangunan misi ruang angkasa nominal 3-5 tahun. Jadi, dalam dekad yang akan datang, sudah tentu, saya menjangkakan untuk melihat pelayaran solar terbang.
