Nauka

Czy da się dolecieć na Marsa w pół godziny? Nie tak prędko

Kevin Gill / Flickr CC by 2.0
W NASA przyglądają się, czy projekt laserowego napędu energii kierowanej może rozpędzić niewielką sondę do prędkości jednej czwartej prędkości światła.
Sonda Nano-SailWikipedia Sonda Nano-Sail

Pomysł nie jest nowy, ale teraz powraca – za sprawą niejakiego Philipa Lubina z Uniwersytetu Kalifornijskiego Santa Barbara. W zeszłym roku w czasopiśmie „Journal of the British Interplanetray Society” opublikował on tekst, w którym udowadniał, że istnieje możliwość budowy napędu kosmicznego, który dostarczy niewielką, stukilogramową sondę na Marsa w pół godziny. Potrzebny jest tylko potężny, gigawatowy laser na orbicie Ziemi, który swoim promieniem uderzy w niewielki metrowy żagiel przy sondzie.

Lubin nazywa to napędem energii kierowanej. Promień lasera popchnie sondę w próżni z ogromną siłą i nada jej niewiarygodną prędkość. Taka niewielka sonda doleci do Marsa w pół godziny. Minie sondę Voyager 1, która niedawno (po 40 latach lotu) opuściła Układ Słoneczny w trzy dni, odległość 1000 jednostek astronomicznych (jednostka astronomiczna to dystans Ziemia-Słońce) osiągnie w 12 dni, a do najbliższej nam gwiazdy, czyli Alfa Centauri (4, 5 lat świetlnych od nas), dotrze w 15 lat.

Słowem: będzie się mogła poruszać z prędkością 26 proc. prędkości światła. Teraz niektóre portale przypomniały artykuł Lubina, ponieważ jego koncepcją zajęli się spece z NASA, a dokładnie z programu agencji o nazwie Innovative Advanced Concept. Na razie nic więcej.

Teoretycznie coś takiego jest możliwe, ale jest kilka wątpliwości. Po pierwsze, trzeba jakoś umieścić na orbicie laser o mocy ok. 70 gigawatów i dostarczyć mu odpowiednią energię. To już nie jest takie proste jak półgodzinny lot na Marsa. Trzeba taki laser zbudować, wynieść w kosmos i zasilać. Czym? Panelami fotowoltaicznymi czy może radioizotopowymi ogniwami termoelektrycznymi? To chyba będą zbyt słabe źródła. Tego dokładnie nie wiemy.

Po drugie. Nawet gdyby taki laser już na orbicie działał, nie rozpędzi on od razu sondy do docelowej prędkości. To zajmie pewien czas i wydaje się, że wizja półgodzinnego lotu na Marsa jest zbyt optymistyczna.

Pomysł stosowania żagli kosmicznych nie jest nowy. Idea żagla słonecznego powstała już w 1924 r. w głowie Konstantego Ciołkowskiego. Pomysł polega na tym, by wykorzystać ciśnienie fotonów promieniowania słonecznego, które stale uderzając w specjalnie wykonaną przeszkodę, napędzałyby pojazd kosmiczny. Wkrótce jako taką przeszkodę zaproponowano wykonany z bardzo cienkiego materiału żagiel. Pierwsze próby z żaglem słonecznym zaczęły się w latach 70. XX w. Potem było ich wiele i wiele się nie powiodło (Znamya, Cosmos-1).

Problem polega na tym, że żagiel musi być duży (kilkaset metrów kwadratowych), a więc niezwykle cienki (o grubości kilku nanometrów), czyli wykonany z mylaru, kaplonu lub jakiegoś innego materiału – polimeru lub polimidu. Taki żagiel trzeba umiejętnie w kosmosie rozłożyć, co wcale proste nie jest. Mimo to w 2010 r. odbyły się dwie misje – pierwsza, japońska IKAROS, i druga, amerykańska Nano-Sail, w których niewielkie kilkukilogramowe satelity były napędzane żaglami słonecznymi o powierzchniach ok. 10 i ponad 100 metrów kwadratowych. Obie udane.

20 lat temu planowano też wstępnie misje o nazwach Interstellar Probe czy Alfa Centauri, w których niewielkie sondy (do jednej tony) wyposażone w żagle o powierzchni ok. 1000 metrów kwadratowych, a nawet większych, poleciałyby bardzo daleko. Nawet do pobliskiej gwiazdy Alfa Centauri. Szacowano nawet, że żaglowa sonda Alfa Centauri o wadze jednej tony i średnicy żagla ponad 3 kilometry mogłaby dotrzeć do naszej najbliższej gwiazdy w 40 lat, osiągając finalnie prędkość 36 tys. km na sekundę, czyli 1/10 prędkości światła.

Są to jednak tylko wizje teoretyczne. Czy kiedyś się ziszczą, tego nie wiadomo. Wydaje się jednak, że nie będzie to wcale proste. Ponadto największe agencje kosmiczne (NASA, ESA, JAXA) od lat poważnie testują nowe napędy kosmiczne, w których nie wykorzystuje się tradycyjnych paliw chemicznych, jak to ma miejsce obecnie, lecz technologie jonowe i plazmowe.

Jedna z najbardziej zaawansowanych konstrukcji tego typu, VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket), czyli silnik magnetoplazmowy o zmiennym impulsie właściwym, zbudowany przez firmę Ad Astra Rocket Company, jest w stanie dostarczyć załogę kilku astronautów do Marsa w niecałe 30 dni. Ten silnik już jest gotowy i może być przez NASA wykorzystany, potrzeba tylko rozwiązać jeszcze problem jego zasilania. Panele fotowoltaiczne nie wystarczą, podobnie baterie jądrowe, potrzebny jest mały zasilający reaktor jądrowy i w tym leży problem z szybkim wykorzystaniem VASIMR-a.

Podobnie wciąż doskonalone są napędy jonowe – już wykorzystywane w misjach kosmicznych – choćby pracujący nieprzerwanie od wielu lat prototypowy silnik NEXT (NASA Evolutionary Xenon Truster). Jest znacznie mocniejszy i bardziej wydajny niż silniki jonowe z powodzeniem zastosowane jako główny napęd w misjach Deep Space-1, Dawn czy Hayabusa. Napędy jonowe i plazmowe różnią się tym od tradycyjnych, że pracują non-stop, także w przestrzeni kosmicznej.

Reasumując: by pchnąć eksplorację kosmosu na nowe tory, bezwzględnie potrzebne są nowe napędy kosmiczne. Te tradycyjne i stare silniki spalające paliwa chemiczne daleko nas nie zawiodą. Poza tym napędzane nimi pojazdy są zbyt wolne. Zaproponowany, a właściwie przypomniany teraz przez Lubina laserowy napęd energii kierowanej być może kiedyś będzie jakoś wykorzystany, jednak raczej tylko do przenoszenia niewielkich ładunków. Do misji załogowych raczej się nie nadaje.

Reklama

Codzienny newsletter „Polityki”. Tylko ważne tematy

Na podany adres wysłaliśmy wiadomość potwierdzającą.
By dokończyć proces sprawdź swoją skrzynkę pocztową i kliknij zawarty w niej link.

Informacja o RODO

Polityka RODO

  • Informujemy, że administratorem danych osobowych jest Polityka Sp. z o.o. SKA z siedzibą w Warszawie 02-309, przy ul. Słupeckiej 6. Przetwarzamy Twoje dane w celu wysyłki newslettera (podstawa przetwarzania danych to konieczność przetwarzania danych w celu realizacji umowy).
  • Twoje dane będą przetwarzane do chwili ew. rezygnacji z otrzymywania newslettera, a po tym czasie mogą być przetwarzane przez okres przedawnienia ewentualnych roszczeń.
  • Podanie przez Ciebie danych jest dobrowolne, ale konieczne do tego, żeby zamówić nasz newsletter.
  • Masz prawo do żądania dostępu do swoich danych osobowych, ich sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, a także prawo wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania, a także prawo do przenoszenia swoich danych oraz wniesienia skargi do organu nadzorczego.

Czytaj także

Nauka

Skąd dramatyczne wahania liczby infekcji covid-19?

Czym tłumaczyć gwałtowny spadek raportowanych zakażeń koronawirusem? Rozmawiamy z dr. Franciszkiem Rakowskim z ICM, który modeluje przebieg pandemii od samego jej początku.

Karol Jałochowski
26.11.2020
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną