بادبان خورشيدي

[Rez@ee]

اولين بادبان خورشيدي ناسا كه تاكنون استقرار آن، عملياتي شكست‌خورده محسوب مي‌شد، با موفقيتي غيرمنتظره در مدار پايين زمين مستقر شد.

به گزارش سرويس علمي خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، پس از گذشت يك ماه از ناكامي نانوماهواره «NanoSail-D» در خروج از ماهواره مادر، خروج خود به خودي اين نانوماهواره از ماهواره «FASTSAT» طي هفته گذشته،‌ تعجب مهندسان مركز پرواز فضايي مارشال ناسا را برانگيخت.

بخت زماني با ناسا يار بود كه در 20 ژانويه، پس از يك شمارش معكوس سه روزه،‌ بادبان پليمري 9.5 متر مربعي فوق‌العاده نازك كه توسط نانوماهواره حمل مي‌شد، در فاصله 650 كيلومتري زمين برافراشته شد و براي 120 روز در اين مدار خواهد ماند.

نانوماهواره NanoSail-D يكي از شش نمونه محموله علمي فناوري ناسا در ماهواره FASTSAT بود كه در نوامبر 2010 به فضا پرتاب شد. خروج اول در ششم دسامبر انجام شد؛ اما NanoSail-D نتوانست از ماهواره مادر جدا شود.

اكنون پس از آزادسازي موفقيت‌آميز هفته گذشته، اين نانوماهواره مي‌تواند با موفقيت اهداف خود را دنبال كند.

ماه ژوئن گذشته ژاپن توانست براي اولين بار يك بادبان خورشيدي را در فضا مستقر كند.

[Rez@ee]

یک بادبان خورشیدی چیست؟

یک بادبان خورشیدی یک ایینه بسیار بزرگ است که نور خورشید را بازتاب می کند . اگر فوتون های نور خورشید را مانند توپی هایی فرض کنیم که به سطح بادبان برخورد می کند طبیعتا با بازتابش نور خورشید از روی بادبان توپ ها هم بازتاب می یابند و بادبان را با انتقال اندازه ی حرکت خود به جلو می رانند.
چون در نور خورشید فوتون های بسیاری وجود دارد و این فوتون ها دائما به بادبان برخورد می کنند این برخورد دائمی یک فشار پایا روی بادبان اعمال می کند . این فشار یک شتاب پایا (یا یک نیروی پیشران ثابت) را برای فضاپیما فراهم خواهد کرد .گرچه نیروی پیشران حاصل از یک بادبان خورشیدی از نیروی پیشرانش های شیمیایی متداول ـمانند موتور شاتل فضایی ـ کمتر است ولی فضاپیما ی بادبان خورشیدی به صورت پایا شتاب خواهد گرفت و با گذشت زمان سرعت بسیار بیشتری کسب خواهد کرد . بادبان های خورشیدی توانایی رانش در منظومه شمسی و حتی ستاره های دوردستتر بدون نیاز به پیشرانش های شیمیایی موشکی بزرگ را فراهم می اورند و در ساختار انها به مقادیر بسیار زیاد پیشرانه (سوخت واکسد کننده)نیازی نخواهد بود .

یک بادبان خورشیدی از چه ساخته می شود؟

یک بادبان خورشیدی باید ویژگی های زیر را داشته باشد :

1ـمساحت بزرگ یعنی تا حد امکان باید باید نور خورشید بیشتری فراهم شود پس هرچه سطح ان بزرگ تر باشد نیروی بیشتری از خورشید گرداوری می شود.

2ـسبک وزن بودن :بادبان باید نازک باشد و جرم کمینه داشته باشد . چون هرچه جرم بیشتری داشته باشد شتاب کمتری خواهد بود.

3ـبادوام و مقاوم در برابر دما: یک بادبان خورشیدی باید دربرابر تغییرات دما ذرات باردار و ریز شهاب سنگ های فضایی مقاوم باشد .برای دستیابی به این ویژگی ها بادبان های خورشیدی زیادی از پلاستیک های نازک بادوام مانند کاپتون یا میلار با روکش های فلزی ساخته شده اند .


بادبان های خورشیدی عمدتا بر سه گونه اند:


1ـبادبان های چهار گوش که نیازمند تیر برای پشتیبانی و نگه داشتن بادبان است

2ـبادبان هلیو جایرو که مانند یک بالگرد دارای تیغه است در این حالت بادبان باید برای پایداری چرخش کند.

3ـبادبان گرد که در ان با رانش مرکز جرم نسبت به مرکز فشار کنترل می شود


سفر فضایی با به کار گیری از نور خورشید :


رانش یک فضاپیما ی بادبان خورشیدی نیازمند متعادل کردن دو عامل است : یکی راستای بادبان خورشیدی نسبت به خورشید و دیگری سرعت چرخشی فضاپیما.
باتغییر زاویه یادبان نسبت به خورشید راستای نیروی اعمال شده از نور خورشید تغییر خواهد کرد .وقتی که فضاپیما در مدار زمین یا خورشید استدر یک مسیر دایره ای یا بیضوی با یک مسافت و سرعت معین حرکت میکند برای رفتنبه مدار بالتر و حرکت به سمت دورتری نسبت به مکان رهایی بادبان خورشیدی نسبت به خورشید زاویه می گیرد به گونه ای که فشار حاصل از نور خورشید در راستای مدار مورد نظر باشد . نیرو فضاپیما را شتاب خواهد داد سرعت گردشی ان را افزایش داده فضاپیما را به مدار بالاتر خواهد برد .در مقابل اگر بخواهیم فضاپیما را به مدار پایین تر ببریم بادبان خورشیدی بادبان خورشیدی نسبت به خورشید زاویه می گیرد به صورتی که فشار حاصل از نور خورشید در خلاف راستای حرکت مداری باشد . نیروی حاصل از این فشار شتاب فضاپیما را کاهش می دهد سرعت گردشی ان کمتر می شود و فضاپیما به مدار پایین تر منتقل شد.
فشار نور خورشید با کاهش مربع فاصله از خورشید کاهش می یابد .بنابراین با نزدیک شدن به خورشید نور ان فشار بیشتری به فضاپیما اعمال می کند . ممکن است بادبان های خورشیدی اینده با به کار گیری این ویژگی نخست به مداری بیافتند که به خورشید نزدیک تر باشد و با فشار بیش تر و در نتیجه شتاب بیشتر ماموریت خود را اغاز کنند .برگرفته از ماهنامه هوافضا