የፀሀይ ሸራ በኮከብ የሚለቀቁትን የብርሃን እና ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸውን ጋዞች (የፀሀይ ብርሃን ግፊት ተብሎም የሚጠራው) በመጠቀም የጠፈር መንኮራኩሮችን የሚያንቀሳቅስ መንገድ ነው። መሣሪያውን ጠለቅ ብለን እንመልከተው።
በሸራ መጠቀም ማለት ርካሽ የሆነ የጠፈር ጉዞ ከረጅም ዕድሜ ጋር ተደምሮ ማለት ነው። ብዙ ተንቀሳቃሽ ክፍሎች በሌሉበት, እንዲሁም ፕሮፔላንትን የመጠቀም አስፈላጊነት, እንዲህ ዓይነቱ መርከብ ለክፍያ ጭነት እንደገና ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል. የብርሃን ወይም የፎቶን ሸራ ስሞችም አንዳንዴ ጥቅም ላይ ይውላሉ።
ሀሳብ ታሪክ
ዮሃንስ ኬፕለር በአንድ ወቅት የኮሜት ጅራት ከፀሐይ ርቆ እንደሚመለከት አስተውሏል እና ይህን ውጤት የሚያመጣው ኮከቡ እንደሆነ ጠቁሟል። በ1610 ለጋሊልዮ በጻፈው ደብዳቤ ላይ “መርከቧን ለፀሀይ ንፋስ ተስማሚ የሆነ ሸራ ስጣት እና ይህንን ባዶነት ለመመርመር የሚደፍሩ ይኖራሉ” ሲል ጽፏል። ምናልባት፣ በእነዚህ ቃላት፣ በዚህ ርዕስ ላይ ህትመቶች ከበርካታ አመታት በኋላ ቢታዩም የ"ኮሜት ጭራ" ክስተትን በትክክል ጠቅሷል።
ጄምስ ኬ ማክስዌል በ19ኛው ክፍለ ዘመን በ60ዎቹ ዓመታት ውስጥ የኤሌክትሮማግኔቲክ መስክን ንድፈ ሃሳብ አሳተመ እናጨረሩ ብርሃን ሞመንተም እንዳለው እና በዚህም በእቃዎች ላይ ጫና እንደሚያሳድር አሳይቷል። የማክስዌል እኩልታዎች ለብርሃን ግፊት አቀማመጥ የንድፈ ሃሳብ መሰረት ይሰጣሉ። ስለዚህ፣ በ1864 መጀመሪያ አካባቢ፣ በፊዚክስ ማህበረሰብ ውስጥም ሆነ ከፀሀይ ብርሀን ውጪ በእቃዎች ላይ ጫና የሚፈጥር ግፊት እንደሚፈጥር ይታወቅ ነበር።
በመጀመሪያ፣ ፒዮትር ሌቤዴቭ የብርሃንን ግፊት በ1899 አሳይቷል፣ ከዚያም ኧርነስት ኒኮልስ እና ጎርደን ሀል በ1901 የኒኮልስ ራዲዮሜትር በመጠቀም ተመሳሳይ ገለልተኛ ሙከራ አድርገዋል።
አልበርት አንስታይን የጅምላ እና የኢነርጂ እኩልነትን በመገንዘብ የተለየ ቀመር አስተዋውቋል። አሁን በቀላሉ p=E/cን በብርሃን፣ በኃይል እና በብርሃን ፍጥነት መካከል ያለው ሬሾ አድርገን መፃፍ እንችላለን።
ስቫንቴ አርሬኒየስ በ1908 ከፀሃይ ጨረሮች ግፊት ሊፈጠር እንደሚችል ተንብዮ ነበር በ interstellar ብርሃን ነገሮችን በከዋክብት መካከል ማንቀሳቀስ እንደሚችል የተናገረ የመጀመሪያው ሳይንቲስት ነበር።
Friedrich Zander የፀሐይ ሸራ ቴክኒካል ትንታኔን ጨምሮ አንድ ወረቀት አሳትሟል። ስለ "ግዙፍ እና በጣም ቀጭን የመስታወት አንሶላዎች አጠቃቀም" እና "የፀሐይ ብርሃን ግፊት የጠፈርን ፍጥነት ለማግኘት" ሲል ጽፏል.
ይህን ቴክኖሎጂ ለማዳበር የመጀመሪያዎቹ መደበኛ ፕሮጀክቶች በ1976 በጄት ፕሮፐልሽን ላብራቶሪ ከሃሌይ ኮሜት ጋር ለታቀደ ታላቅ ተልዕኮ ተጀመሩ።
የፀሀይ ሸራ እንዴት እንደሚሰራ
መብራት በፕላኔቷ ምህዋር ውስጥ ወይም በውስጥም ያሉ ተሽከርካሪዎችን ይነካል።የኢንተርፕላኔቶች ክፍተት. ለምሳሌ ወደ ማርስ የሚሄደው የተለመደ የጠፈር መንኮራኩር ከፀሐይ 1000 ኪሎ ሜትር ርቀት ላይ ትገኛለች። እነዚህ ተፅዕኖዎች በ1960ዎቹ ውስጥ ከመጀመሪያዎቹ ፕላኔቶች መካከል የጠፈር መንኮራኩሮች ጀምሮ ወደ የጠፈር ጉዞ አቅጣጫ እቅድ ተወስደዋል። የጨረር ጨረር በተሽከርካሪው አቀማመጥ ላይም ተጽዕኖ ያሳድራል, እና ይህ ሁኔታ በመርከቧ ንድፍ ውስጥ ግምት ውስጥ መግባት አለበት. በሶላር ሸራ ላይ ያለው ኃይል 1 ኒውተን ወይም ከዚያ ያነሰ ነው።
የዚህ ቴክኖሎጂ አጠቃቀም በኢንተርስቴላር ምህዋር ውስጥ ምቹ ነው፣ ማንኛውም እርምጃ በዝቅተኛ ፍጥነት ይከናወናል። የብርሃን ሸራ ሃይል ቬክተር በፀሐይ መስመር ላይ ያተኮረ ሲሆን ይህም የምሕዋር ኃይልን እና የማዕዘን ፍጥነትን ስለሚጨምር መርከቧ ከፀሐይ ርቃ እንድትሄድ ያደርገዋል. የምህዋሩን ዝንባሌ ለመቀየር የሃይል ቬክተር ከፍጥነት ቬክተር አውሮፕላን ውጭ ነው።
የቦታ መቆጣጠሪያ
በዩኒቨርስ ውስጥ በሚጓዙበት ወቅት የሚፈለገውን ቦታ ለመድረስ እና ለመለወጥ የጠፈር መንኮራኩር የአመለካከት ቁጥጥር ስርዓት (ኤሲኤስ) ያስፈልጋል። የመሳሪያው አቀማመጥ በጣም በዝግታ ይለዋወጣል, ብዙውን ጊዜ በፕላኔቶች ውስጥ በቀን ከአንድ ዲግሪ ያነሰ ነው. ይህ ሂደት በፕላኔቶች ምህዋር ውስጥ በጣም ፈጣን ነው. የሶላር ሸራን ለሚጠቀም ተሽከርካሪ የመቆጣጠሪያ ስርዓቱ ሁሉንም የአቅጣጫ መስፈርቶች ማሟላት አለበት።
ቁጥጥር የሚከናወነው በመርከቧ የግፊት ማእከል እና በጅምላ መሃል መካከል ባለው አንጻራዊ ለውጥ ነው። ይህ በመቆጣጠሪያ ቫኖች, በተናጥል ሸራዎችን በማንቀሳቀስ, የቁጥጥር ብዛትን በማንቀሳቀስ ወይም አንጸባራቂውን በመለወጥ ሊገኝ ይችላልችሎታዎች።
የቆመ አቀማመጥ በዜሮ ላይ የተጣራ ማሽከርከርን ለመጠበቅ ACS ያስፈልገዋል። የሸራው የኃይለኛነት ጊዜ በመንገዱ ላይ ቋሚ አይደለም. ከፀሀይ እና ከማዕዘን ርቀት ጋር የሚደረጉ ለውጦች የሸራውን ዘንግ የሚያስተካክል እና አንዳንድ የድጋፍ ሰጪ መዋቅር አካላትን በማዞር በሃይል እና በጉልበት ለውጦችን ያስከትላል።
እገዳዎች
የፀሀይ ሸራ ከመሬት በ800 ኪ.ሜ ባነሰ ከፍታ ላይ መስራት አይችልም ምክንያቱም እስከዚህ ርቀት የአየር መከላከያ ሃይል ከብርሃን ግፊት ሃይል ይበልጣል። ያም ማለት የፀሐይ ግፊት ተጽእኖ ደካማ ነው, እና በቀላሉ አይሰራም. የመርከቧ የማዞሪያ ፍጥነት ከምህዋሩ ጋር የሚስማማ መሆን አለበት፣ይህም አብዛኛው ጊዜ የዲስክ ውቅረቶችን ለማሽከርከር ችግር ብቻ ነው።
የአሰራር ሙቀት በፀሃይ ርቀት፣ አንግል፣ አንፀባራቂ እና የፊት እና የኋላ ራዲያተሮች ላይ ይወሰናል። ሸራውን መጠቀም የሚቻለው የሙቀት መጠኑ በቁሳዊ ወሰን ውስጥ በሚቀመጥበት ቦታ ብቻ ነው. መርከቧ ለእነዚህ ሁኔታዎች በጥንቃቄ ከተሰራ በአጠቃላይ በፀሐይ አቅራቢያ በ 0.25 AU አካባቢ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል.
ውቅር
ኤሪክ ድሬክስለር ከልዩ ቁስ የፀሃይ ሸራ አምሳያ ሰራ። ከ 30 እስከ 100 ናኖሜትር ውፍረት ያለው ቀጭን የአሉሚኒየም ፊልም ፓነል ያለው ክፈፍ ነው. ሸራው ይሽከረከራል እና ያለማቋረጥ ጫና ውስጥ መሆን አለበት. የዚህ ዓይነቱ መዋቅር በአንድ ክፍል ውስጥ ከፍተኛ ቦታ አለው እና ስለዚህማፋጠን "በሃምሳ ጊዜ ፈጣን" ሊተገበሩ በሚችሉ የፕላስቲክ ፊልሞች ላይ ከተመሠረቱት. በሸራው በጨለማው ጎን ላይ ምሰሶዎች እና መንትያ መስመሮች ያሉት ካሬ ሸራ ነው. ሽቦዎቹን ለመያዝ አራት የተጠላለፉ ምሰሶዎች እና አንድ ቀጥ ያለ ወደ መሃል።
ኤሌክትሮናዊ ዲዛይን
ፔካ ጃንሁነን የኤሌክትሪክ ሸራ ፈጠረ። በሜካኒካል, ከባህላዊ የብርሃን ንድፍ ጋር ተመሳሳይነት ያለው ትንሽ ነው. ሸራዎቹ በመርከቡ ዙሪያ ራዲያል በተደረደሩ ቀጥ ያሉ ገመዶች (ሽቦዎች) ይተካሉ. የኤሌክትሪክ መስክ ይፈጥራሉ. በዙሪያው ባለው የፀሐይ ንፋስ ፕላዝማ ውስጥ ብዙ አስር ሜትሮችን ይዘልቃል። የፀሐይ ኤሌክትሮኖች በኤሌክትሪክ መስክ (እንደ ባሕላዊ የፀሐይ ሸራ ላይ ያሉ ፎቶኖች) ይንፀባርቃሉ። የሽቦቹን የኤሌክትሪክ ክፍያ በማስተካከል መርከቧን ማሽከርከር ይቻላል. የኤሌትሪክ ሸራ ከ50-100 የተስተካከሉ ገመዶች አሉት፣ ወደ 20 ኪሜ ርዝመት።
ከምን ነው የተሰራው?
ለድሬክስለር የሶላር ሸራ የተሰራው 0.1 ማይክሮሜትር ውፍረት ያለው ቀጭን የአሉሚኒየም ፊልም ነው። እንደተጠበቀው፣ በጠፈር ላይ ለመጠቀም በቂ ጥንካሬ እና አስተማማኝነት አሳይቷል፣ ነገር ግን ለማጠፍ፣ ለማስጀመር እና ለማሰማራት አይደለም።
በዘመናዊ ዲዛይኖች ውስጥ በጣም የተለመደው ቁሳቁስ የአልሙኒየም ፊልም "ካፕቶን" 2 ማይክሮን ነው. በፀሐይ አቅራቢያ ያለውን ከፍተኛ የሙቀት መጠን ይቋቋማል እና በቂ ጥንካሬ አለው።
አንዳንድ ቲዎሬቲካል ነበሩ።የተሸመነው "ክፍተቶች" የብርሃን የሞገድ ርዝመት ከግማሽ በታች በሆነበት በ nanotube የጨርቅ ፍርግርግ ላይ የተመሰረተ የላቀ፣ ጠንካራ እና እጅግ በጣም ቀላል ሸራ ለመፍጠር ሞለኪውላዊ የማምረቻ ቴክኒኮችን ስለመተግበር ግምት። እንዲህ ዓይነቱ ቁሳቁስ የተፈጠረው በቤተ ሙከራ ውስጥ ብቻ ነው, እና በኢንዱስትሪ ደረጃ ለማምረት የሚረዱ ዘዴዎች እስካሁን አልተገኙም.
የቀላል ሸራው ለኢንተርስቴላር ጉዞ ትልቅ ተስፋን ይከፍታል። እርግጥ ነው፣ በዚህ ዓይነት የጠፈር መንኮራኩር ንድፍ አጽናፈ ዓለም ውስጥ ከመጓዝ በፊት በሰው ልጅ ዘንድ የተለመደ ነገር ከመሆኑ በፊት ብዙ ጥያቄዎችና ችግሮች ሊገጥሟቸው የሚገቡ አሉ።
