Elektrická vesmírna plachetnica

Nový koncept pre pohon kozmických lodí sa blíži k svojmu prvému  otestovaniu vo vesmíre.

Elektrická plachetnica využíva na svoj pohon tlak slnečného vetra. Solárna plachetnica funguje podobne využívajúc tlak slnečného svetla, kladúc mu do cesty mechanickú prekážku, tenučkú plachtu. Elektrická plachetnica namiesto plachiet používa veľmi dlhé tenké drôtiky. Sú vodivé, dlhé 20 kilometrov, len 25 mikrometrov hrubé a je ich 50 až 100.

Loď potrebuje okrem vejára drôtikov aj elektrónové delo udržiavajúce celú plachetnicu pozitívne nabitú (na potenciáli 20kV). Elektrické pole okolo drôtikov sa rozprestiera do vzdialenosti niekoľkých desiatok metrov. Nabité častice slnečného vetra tak vidia okolo každého drôtika stometrovú zónu do ktorej sa môžu takpovediac oprieť.

Tlak slnečného vetra (stredná hodnota 2nPa) je pár tisíc krát menší ako tlak slnečného svetla (žiarenia). Napriek tomu, vďaka veľmi nízkej hmotnosti drôtikov a veľkému objemu v ktorom sa okolo drôtikov rozprestiera elektrické pole je tlak slnečného vetra dostatočný na pohon ľahkých kozmických lodí. 20 kilometrový spletenec pár drôtikov váži len stovky gramov. Kvôli mikrometeoritom na pohon nemôžu byť použité 20 kilometrové jednotlivé drôtiky, ale spletenec niekoľkých drôtikov zvarených každý meter. Takýto "povraz" z drôtikov prežije bombardovanie mikrometeoritmi, ktoré pretnú len jednotlivé drôtiky nie celý povraz.

Jeden takýto drôtik získa z tlaku slnečného vetra urýchľujúcu silu 10 milinewtonov. Ak si predstavíte 1000 kilogramovú loď so 100 urýchľujúcimi povrazmi, tak jej zrýchlenie bude 1 mm/s^2. To pri ročnom urýchľovaní znamená urýchlenie lode na 30 km/s. Takáto loď potom doletí k Plutu za menej než 5 rokov. Pri ťažších, pár tonových lodiach tak získate urýchlenie stále použiteľných 5-10 km/s.

Elektrická plachetnica nie je úplne novým konceptom. Jej popis bol prvý krát zverejnený v článku fínskych autorov Janhunen a Sandroos v odbornom magazíne Annales Geophysicae v roku 2007. Myšlienka skrsla v hlave prvého z nich v roku 2004. V roku 2010 koncept získal Quality Innovation Prize, ktorú jej autorom odovzdala fínska prezidentka Tarja Halonen 11. novembra 2010.

Na koncepte v súčasnosti pracuje v rámci spoločného projektu skupina výskumných inštitútov a univerzít vedených organizáciou Kumpula Space Centre. Jedným z najväčších problémov bolo zváranie tenučkých drôtikov. Vývoj vyriešil problém pôvodne pokladaný odborníkmi z oblasti zvárania za neriešiteľný. Viedol k modifikovanému automatickému priemyselnému stroju na ultrazvukové zváranie, ktorý aktuálne dokáže vyrobiť kilometrový povraz z drôtikov s 90 tisícmi zvarmi.

Prvý test technológie elektrickej plachetnice prebehne už tento rok na palube Estónskeho študentského cubesatu ESTcube. Ten by mal odštartovať do vesmíru v marci 2013. Z neho sa odvinie 15 metrový povrázok na ktorom bude meraný skutočný efekt tlaku slnečného vetra na elektrické pole povrázku.

Budúci rok to bude 100 metrový drôtikový povrázok na satelite Aalto-1 fínskej Aalto University. 

Zdroj: www.electric-sailing.fi