Úvodní strana  >  Články  >  Kosmonautika  >  Plachetnice bez plachty
Ivo Míček Vytisknout článek

Plachetnice bez plachty

ESTCube-1. Autor: ESTCUBE.
ESTCube-1.
Autor: ESTCUBE.
aneb „chytrá horákyně“ na finský způsob…

Když jsem poprvé viděl tento koncept, říkal jsem si – to přece nemůže být pravda – plachetnice, která bude mít místo plachty jen „deštníkovou kostru“ ze spletených vodivých lanek a které budou přenášet náboj z okolního prostoru, to se přece nemůže dát do pohybu. O co se má v tomto případě částice slunečního větru opřít?

Nezapomínejme, že do plachty se opírá sluneční záření a jeho tlak je řádově tisícekrát větší než tlak částic slunečního větru! Na rozdíl od světla je sluneční vítr proud částic z horních oblastí sluneční atmosféry, tvoří jej elektrony a protony s energiemi 1,5 – 10 keV a mají rychlost kolem 450 km/s, tlak částic v okolí Země dosahuje hodnotu pouhých 2 nPa.

Obrázek elektrické plachetnice. Autor: Antigravite/Szemes.
Obrázek elektrické plachetnice.
Autor: Antigravite/Szemes.
Jenže finská partička nadšenců, která se už od r. 2004 touto myšlenkou zabývá, se postupně propracovala k řešení, které je velmi, ale opravdu velmi elegantní. Nač tahat do vesmíru těžkou plachtu, komplikovaně ji napínat, neméně obtížně s ní manévrovat a hlavně neustále být ve strachu, že „splaskne“ po přímé srážce s nějakým smítkem a přestane tak plnit svůj hlavní účel – totiž bez dalších energetických nároků dopravit užitečný náklad někam dál od Země.

Schéma působení částic. Autor: NASA.
Schéma působení částic.
Autor: NASA.
Elektrická plachetnice představuje stejně jako solární plachetnice zařízení, které rovněž využívá tlak částic slunečního větru. Místo plachty má mít elektrická plachetnice soustavu 50 – 100 vodivých tenkých splétaných lanek, dlouhých 20 km a s průměrem pouhých 25 mikrometrů (lidský vlas má průměr 42 až 95 mikrometrů). Do toho systému lanek se mikrometeoroidům bude fakt blbě strefovat, a strefí-li se, pak spletenec lanek by měl zůstat vodivý, byť by se nějaký jednotlivý drátek přerušil.

Celý vtip spočívá v tom, že je v okolí drátků pomocí elektronového děla s výkonem několik set Watt na palubě vytvářeno elektrické pole s pozitivním nábojem a potenciálem 20 kV. Toto okolí si můžeme představit jako několik desítek metrů širokou „plochu“ okolo každého drátku po celé jeho délce. O tuto plochu se pak nabité částice slunečního větru mohou „opřít“. Lehkou kosmickou loď by tedy mělo být možné uvést do pohybu.

Pro srovnání – pokud bude na jedno lanko působit síla 10 mN, pak se 1 000 kg družice se stovkou 20 km dlouhých lanek (jejich hmotnost by neměla přesáhnout 100 kg) bude pomalu, ale jistě díky nepatrnému, avšak nepřetržitému zrychlení 1 mm/s2 urychlovat družici v průběhu prvního roku až na rychlost 30 km/s. Do oblasti trpasličí planety Pluto by se pak družice mohla podívat za dobu kratší než 5 let (srovnejte – sonda k Plutu - New Horizons byla vypuštěna 19. 1. 2006 a a ač byla dosud nejrychlejším tělesem – těsně po vypuštění letěla vůči Zemi rychlostí 16,21 km/s, k Plutu dorazí až po 9,5 letech, v červenci 2015, tj. za dvojnásobnou dobu).

Nápad byl popsán P. Janhunenem a A. Sandroosem v práci „Simulation study of solar wind push on a charged wire: basis of solar wind electric sail propulsion“ v Annales Geophysicae v roce 2007. Aktuálně na řešení projektu pracuje skupina univerzit a dalších výzkumných pracovišť vedených týmem z Kumpula Space Centre. Hlavní problém, tedy splétání tenkých, pevných a při tom lehkých lanek z drátků je vyřešen pomocí speciální technologie ultrazvukového svařování.

Logo ESTCube. Autor: ESTCube.
Logo ESTCube.
Autor: ESTCube.
V dubnu 2013 by se měla na start pomocí nosné rakety Ariane 5 dostat první estonská studentská družice ESTcube 1, která představuje koncept cubesatu (jde o řadu jednoduchých družic pro studentské experimenty, 10x10x10cm a hmotnost 1,3 kg). Její projekt začal v roce 2008. Z družice by se mělo odvinout vodivé lanko o délce 10 m a měl by se na něm měřit skutečný tlak slunečního větru na elektrické pole.

V roce 2014 by měly podobné testy proběhnout na finské družici Aalto-1 z finské Aalto University, měření by měla proběhnout na lanku o délce 100 m.

Tento článek vychází a další informace najdete na www.electric-sailing.fi a www.estcube.eu.




O autorovi

Štítky: ESTCUBE, Sluneční plachetnice


16. vesmírný týden 2017

16. vesmírný týden 2017

Přehled událostí na obloze od 17. 4. do 23. 4. 2017. Měsíc bude v poslední čtvrti. Večer zůstává nad západem Mars a pomalu se zlepšuje i večerní viditelnost Jupiteru. Ráno je nejvýše Saturn, nízko už také jasná Venuše. Stále můžeme doporučit několik komet. Čeká nás průlet blízkozemní planetky, viditelné i menšími dalekohledy. Z nabídky 100 pozorování přidáváme jednu pěknou kulovku a galaxii, jeden zákryt hvězdy planetkou a především upozorníme na maximum meteorického roje Lyrid, které letos nebude rušit Měsíc. Očekává se start první čínské zásobovací lodi a ukázalo se, že Enceladus by mohl být dobrým místem pro život.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Mliecna draha nad Salasom Zbojska

Titul Česká astrofotografie měsíce za březen 2017 obdržel snímek „Mliečná dráha nad Salašom Zbojská“, jehož autorem je Ondrej Králik. Na jednom z nejtmavších míst Slovenska se zastavil astronom. Astronom a také fotograf. Svůj stativ s fotoaparátem však nepostavil nikam daleko od světel

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Průlet NEA 2014JO25 - 1 den po největším přiblížení Zemi (23MB animated GIF)

1 den po nejbližším přiblížení Zemi, již znatelně zpomalený pohyb vůči hvězdnému poli. Zrychleno 225x. technika: HEQ5, SW R102/500, Atik 314L+, expozice 15s, trackováno na planetku, efemeridy z NASA Horizons

Další informace »