Электронный парус из алюминиевой проволоки - Aerospace Black Technology

Не так давно НАСА анонсировало очень авангардную и технологически продвинутую двигательную установку для будущих космических аппаратов. Систему возглавляет дочерняя компания НАСА, Космический центр Маршалла, и она полностью известна как Электростатическая система быстрого транзита «Гелиопауза», также известная как Солнечная электрическая парусная двигательная система HERTS. Неужели особенно футуристично смотреть только на внешний вид? Изменило ли это ваше представление о самолетах?

Структурный состав электронных парусов

Электронный парус не такой совершенный, как традиционный парус, и в качестве основной части двигательной установки используются особенно тонкие алюминиевые провода. Да, вы не ошибаетесь. Эти тонкие провода — алюминиевые. Конечно, это не обычная алюминиевая проволока в нашей повседневной жизни. Эти алюминиевые провода чрезвычайно тонкие и длинные, диаметром 1 миллиметр (что примерно равно толщине скрепки для бумаг), и они очень длинные — 12,5 миль, или около 20 километров. В чем суть этой длины? Это почти длина 219 футбольных полей, расположенных вместе. Электронный парус обычно состоит из 10-20 алюминиевых проводов, расходящихся от центра к окружающей среде. После того, как ракета достигнет назначенного положения, алюминиевую проволоку протягивают от центра к обоим концам. и две небольшие ракеты используются для приведения в движение и выполнения веерообразного развертывания группы из алюминиевой проволоки. Заполните окончательную форму развертывания электронного паруса.

Источник энергии электронных парусов

Конечно, наличия такой электронной парусной двигательной установки недостаточно, чтобы отправиться в космос. Важным аспектом межзвездной навигации является мощность двигателя. Традиционные аэрокосмические двигатели требуют собственного топлива, которое составляет значительную долю от общей массы ракет и серьезно ограничивает полезную нагрузку и дальность полета космических аппаратов. Поэтому поиск более эффективных способов продвижения всегда был направлением научных исследований.

Ученые обратили свое внимание на Солнце, главного энергетического босса Солнечной системы. Электронные паруса приводятся в движение солнечным ветром, генерируемым Солнцем. В отличие от ветра, состоящего из молекул на Земле, солнечный ветер представляет собой поток сверхзвуковых плазменных заряженных частиц, испускаемых из верхних слоев атмосферы Солнца и состоящих из таких частиц, как протоны и электроны, и эффекты, которые они производят при движении, очень похожи на воздушный поток. . Плотность солнечного ветра очень тонка и незначительна. В целом в околоземном межпланетном пространстве на кубический сантиметр приходится от нескольких до десятков частиц, а плотность ветра на Земле составляет 268,7 миллиардов молекул на кубический сантиметр. Однако сильная сила солнечного ветра намного сильнее, чем ветер на Земле. Скорость солнечного ветра вблизи Земли обычно составляет 350-450 километров в секунду, а при сильной силе может достигать 800 километров в секунду. Возможно, просто глядя на цифры, вы не почувствуете ничего особенного. Вы должны знать, что самые сильные ветры на Земле — это тайфуны, скорость ветра которых составляет всего 32,5 метра в секунду или выше для тайфунов 12 категории. Такая скорость ветра – это уже катастрофа.

Из-за тонкости солнечного ветра у нас нет его интуитивного восприятия. Но его сверхвысокая скорость является ключом к черной технологии электронных парусов. Фактически, некоторые ученые ранее пытались использовать солнечный ветер для межзвездных полетов. В 2010 году НАСА успешно запустило небольшой спутник с солнечным парусом. В мае того же года был запущен космический зонд IKAROS Японского космического агентства, доказавший возможность использования солнечных парусов для межзвездной навигации. В отличие от предыдущих солнечных парусов, в которых использовались чрезвычайно тонкие металлические пластины с эффектом паруса и движение за счет солнечного давления, в этом проекте электронного паруса использовались упомянутые выше алюминиевые провода. Эти алюминиевые провода будут заряжены положительно, использование силы отталкивания частиц солнечного ветра для обеспечения энергией космических кораблей и космических аппаратов. Теоретически ему не требуется никакого топлива, пока есть солнечный свет, он может летать, и его скорость полета намного выше, чем у существующих самолетов, с ожидаемой высокой скоростью от 400 до 750 километров в секунду.

Скоростное движение электронных парусов

Чтобы лучше понять электронные паруса, необходимо ввести новый блок. В астрономии для обозначения расстояния обычно используется астрономическая единица AU, а не единица длины, которую мы обычно используем. АС относится к среднему расстоянию от Солнца до Земли, примерно 149,6 миллиона километров. Из-за того, что солнечный ветер становится тоньше по мере удаления от Солнца, чтобы обеспечить достаточную тягу и ускорение, эффективная площадь электронного паруса будет увеличиваться с увеличением дальности полета. При размере 1AU эффективная площадь составляет 601 квадратный километр, что лишь немного меньше, чем центральная часть Чикаго; При 5AU эффективная площадь может достигать 1200 квадратных километров, что близко к размеру Лос-Анджелеса.

Еще одним преимуществом электронных парусов является то, что их расстояние ускорения намного превышает расстояние ускорения солнечных парусов. Обычно, если дальность солнечного паруса превышает 5 а.е., его ускорение прекращается из-за рассеяния энергии солнечных фотонов. Благодаря непрерывному потоку частиц и увеличенной эффективной площади ускорение электронного паруса не прекратится, а продолжится на расстояние 16-20 а.е. Будучи первым космическим кораблем человека, достигшим края Солнечной системы, «Вояджер» завершил свою миссию в 2010 году после 35 лет полета. Однако электронные паруса смогут выполнить эту задачу за 12 лет или даже меньше. Таким образом, эта черная технология может перевернуть существующие двигательные технологии.

Конечно, эта технология еще не вступила в стадию запуска, а количество протонов, отталкиваемых проводами, и количество притягиваемых проводами электронов все еще проверяются в Центре космических полетов имени Маршалла. Также проводятся плазменные испытания для корректировки модели. Ожидается, что в течение 10 лет электронные паруса официально дебютируют на аэрокосмической арене. Фактически, независимо от будущего электронных парусов, в человеческом космосе неизбежно произойдут взрывные технологические прорывы, которые опрокинут существующие технологии, и наши шаги в космосе также будут становиться все более отдаленными. Только прорывные идеи могут привести к прорывным технологиям.