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


19. vesmírný týden 2021

19. vesmírný týden 2021

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 10. 5. do 16. 5. 2021. Měsíc bude v novu a na večerní obloze projde kolem Merkuru. Večer je vidět velmi obtížně také Venuše a výše než Merkur je Mars. Ráno jsou nejvýše Saturn a Jupiter. Aktivita Slunce je mírně zvýšená. Vysoko na obloze jsou dvě amatérsky dobře dostupné komety. SpaceX si připsala další milník v podobě prvního úspěšného letu a přistání Starship SN15, bez následné exploze. Mezitím dochází k budování sítě Starlink, jejíž družice vídáme večer jako vláčky teček na obloze. Čína opět nedokázala zajistit bezpečný návrat velkého stupně rakety CZ-5B. Ingenuity na Marsu poprvé přistál jinde, než v místě startu a vystoupal až 10 metrů vysoko. Před 160 lety byla objevena jasná Tebbuttova kometa 1861 a před 40 lety naposledy letěla loď Sojuz v původní verzi před vylepšením.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Rossete HST

Titul Česká astrofotografie měsíce za duben 2021 obdržel snímek   „Rosetta HST“, jehož autorem je Peter Jurista ze Slovenska     Dubnové kolo soutěže „Česká astrofotografie měsíce“ je za námi. A my tu máme další její vítěznou fotografii. Čeká nás tedy snímek mlhoviny

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Kometa C/2017 K2 (PANSTARRS)

Snímek komety C/2017 K2 (PANSTARRS) . Rozměry obrázku jsou 20 x 20 obloukových minut, sever je nahoře, východ vlevo. Poměrně vzdálená kometa se na obloze velmi zvolna pohybovala souhvězdím Herkula. Vzdálenost od Země 5.997 au, od Slunce 6.372 au. Rychlost pohybu po obloze 0.33 arcsec/min, jasnost podle efemeridy 13.9 mag.

Další informace »