Vitorlákat fel, irány az űr!

Nagy távolságok megtétele az univerzumban igen sok üzemanyagot emészt fel, illetve igen hosszadalmas, ha a hajókat az égitestek gravitációs parittyáját meglovagolva kívánják felgyorsítani. Régóta folynak ezért az univerzumban fellelhető hajtóerők felhasználását célzó kutatások.

Japán kutatóknak elsőként sikerült a napfény befogására alkalmas vitorlákat kifejleszteniük. Korábban orosz tudósok egy atom-tengeralattjáróról felbocsátott rakétában helyeztek el már hasonló, napvitorlával felszerelt kísérleti járművet, a fellövő rakéták azonban a célmagasság elérése előtt felrobbantak.

A napfény vitorlákkal meghajtott járműnek csak kilövésre lenne szüksége, üzemanyagot, meghajtóegységet nem kellene magával hordoznia. A fény hatására folyamatos gyorsulású lenne. Sebessége természetesen jóval kisebb, mint ami a kémiai meghajtóval rendelkező rakétákkal elérhető, viszont rövid távon egyszerűbb megoldás, hosszabb távolságok esetén pedig egy idő után a napfény folyamatos, konstans gyorsító hatásával elérhető nagy sebesség. A kutatók elképzelése szerint földi telepítésű lézerekkel a járművek irányíthatóak igen nagy távolságokban is, így utazási irányukat a napszél iránya sem befolyásolná feltétlenül.

Fényes szelek az űrben

A fény elektromágneses hullám természetét Maxwell írta le először. Elmélete szerint, ha a fény egy tárgyra vetül, amely azt abszorbálja vagy visszaveri, a fényhullámok elektromos töltést nyomnak felszínére, és következésképpen a test egészére is. Amennyiben a fény visszaverődik a felszínről, még erősebb nyomóhatás lép fel.

1901-ben Nichols és Lebegyev meg is mérte a Maxwell által megjósolt elektromágneses nyomást, Einstein egyenlete, az E=mc2, pedig számolhatóvá tette ezt a jelenséget. Az egyenletet kissé átrendezve: a fény tömege egyenlő energiájának és sebesség négyzetének hányadosával. Ez az érték igen kicsi, de létezik.

A Nap Földünk egy négyzetméterére 1.3-1.4 kilowattos munkát fejt ki. Ami egy 1 kilométeres oldallal rendelkező, négyzet alapú tükör esetében 9 Newton erőnek felel meg, tehát annyinak, mintha 9 dekagrammnyi végtelenül finom homokot szórnánk szét egyenletesen egy négyzetkilométeren.

Jogosnak tűnhet a kérdés, hogy miért nem a Napból nagy sebességgel kibocsátott napszelek szárnyán repülnek a jövő űrvitorlásai. A válasz egyszerű: ennek munkavégzése még kisebb lenne, mint a fényé.

A japán kutatócsoportnak sikerült eddig a legmegfelelőbbnek tűnő napvitorlákat kifejlesztenie. Az augusztus kilencedikén egy S-310 rakéta által orbitális pályára küldött négyszegmensű lóhere-, illetve hat szegmensű legyező-alakú vitorlák vastagsága 7.5 mikrométer volt. Az előbbit 122 kilométer, az utóbbit pedig 169 kilométer magasságban engedte el az orbitális egység. A vitorlák próbarepülésének elemzése később kezdődik.