Hãy tưởng tượng một cánh buồm chạy bằng năng lượng mặt trời có thể đẩy một tàu vũ trụ xuyên qua khoảng trống của không gian giống như một cơn gió lái một cánh buồm ở đây trên Trái đất. NASA và các cơ quan không gian khác đang thực hiện ý tưởng một cách nghiêm túc và đang nghiên cứu các công nghệ nguyên mẫu khác nhau. Edward Aberory là Giám đốc Khu vực Công nghệ của Động lực đẩy Mặt trời tại NASA. Họ vừa thử một chiếc thuyền dài 20 mét (66 feet) tại trung tâm nghiên cứu Glenn, cơ sở của Plum Plum Brook ở Sandusky, Ohio.
Nghe cuộc phỏng vấn: NASA Thử nghiệm một Cánh buồm Mặt trời (3,7 mb)
Hoặc đăng ký Podcast: iverseetoday.com/audio.xml
Fraser Cain - Bạn có thể cho tôi một số nền tảng về cánh buồm mặt trời nói chung không?
Edward Montgomery - Đây là một công nghệ mà cơ quan của chúng tôi đã quan tâm trong một thời gian, nhưng lịch sử đã quay trở lại vài trăm năm với Fredrick Sander vào đầu thế kỷ (19). Trong thời gian gần đây, chúng tôi đã phát hiện ra rằng những tiến bộ trong một vài lĩnh vực cụ thể đã biến nó thành thứ gì đó mà chúng tôi thực sự phải xem xét. Các vật liệu tổng hợp đã xuất hiện trong vài năm qua, chẳng hạn như trong các thiết bị thể thao được chế tạo từ các thanh siêu nhẹ, siêu nhẹ và công nghệ phim, theo một cách nào đó có liên quan đến ngành công nghiệp vật liệu và các lĩnh vực mạch tích hợp chẳng hạn và sơn phụ gia. Những lĩnh vực này đã cho phép xây dựng các cấu trúc trong không gian giống như kẻ buôn bán và chúng tôi chưa bao giờ thực sự có thể làm điều đó cho đến vài thập kỷ trước (bây giờ) và một khi bạn có thể giảm được khối lượng xuống rất thấp, thì nó không mất nhiều sức để có được gia tốc và lực đẩy tốt từ nó.
Làm thế nào ánh sáng có thể cung cấp lực đẩy cho lá nhôm trong không gian?
Đó là một tài sản rất hấp dẫn mà ánh sáng có; Nó không thực sự có khối lượng, vì vậy nó có thể nhảy ra khỏi thứ gì đó, nhưng thực tế nó có tương tác với vật cản; nó không truyền động lực cho nó và điều này đã được Einstein đưa ra giả thuyết và nó đã được chứng minh trong một số thí nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Công nghệ mà bạn đang thử nghiệm tại NASA là gì?
Chúng tôi đang lấy một khái niệm buồm mặt trời cụ thể là một cánh buồm vuông; nó có 4 vụ nổ xuất hiện và ở giữa những vụ nổ là những cánh buồm hình tam giác và hệ thống đó được thiết kế để mang tải trọng có kích thước tương đối khiêm tốn: tải trọng Khoa học Robot. Chúng tôi đã xem xét một số nhiệm vụ đến hệ mặt trời bên trong để nghiên cứu vật lý của Mặt trời và cách nó tương tác với Trái đất.
Vì vậy, bạn sẽ gửi cánh buồm mặt trời của bạn từ vị trí của chúng tôi; quỹ đạo Trái đất, gần mặt trời hơn? Âm thanh ngược với tôi.
Chà, lực đẩy mà cánh buồm có thể tạo ra tỷ lệ thuận với sức mạnh của ánh sáng mặt trời và khi bạn đến gần Mặt trời hơn, sức mạnh của lực đẩy đó tăng lên khi bình phương của khoảng cách khi bạn đến gần hơn, thực tế, nó hoạt động nhiều hơn hiệu quả gần với Mặt trời. Các nhiệm vụ đã được lên kế hoạch để xem xét hệ mặt trời bên ngoài; hầu hết tất cả trong số họ đã tham gia đầu tiên vào hệ mặt trời bên trong bay gần Mặt trời và được tăng sức mạnh và sau đó ra ngoài. Nhưng các nhiệm vụ gần hạn mà chúng ta đang xem xét là các nhiệm vụ lơ lửng; họ don đi đi rất nhanh. Có một điểm cân bằng giữa lực hấp dẫn Trái đất và lực hấp dẫn của Mặt trời gọi là điểm Lagrange và hiện tại chúng ta có các vệ tinh có vị trí đó. Điều đó không đòi hỏi bất kỳ lực đẩy cụ thể nào, nhưng nếu bạn muốn ngồi và bay lượn ở một điểm nào đó gần Mặt trời hơn (để đến) điểm đặc biệt đó trong không gian, thì bạn phải có một số khả năng đẩy và các nhà khoa học của chúng tôi rất quan tâm muốn ở điểm đó Bạn có thể tưởng tượng làm thế nào đó có thể là một nơi thuận lợi để đặt một số dụng cụ ở giữa Trái đất và Mặt trời để hiểu tính chất vật lý đó như thế nào.
Ok, tôi hiểu rồi; nó sẽ như thể Mặt trời là một cái quạt và bạn có cánh buồm của mình và bạn để nó trôi về phía Mặt trời đến mức lực năng lượng Mặt trời tỏa ra từ nó hoàn toàn cân bằng để giữ cánh buồm mặt trời tại điểm. Nó sẽ đi xa hơn hoặc đi gần hơn nữa.
Đúng. Đúng rồi.
Những loại thí nghiệm nào bạn sẽ quan tâm để làm nếu bạn có thể đến gần và có thể giữ trạm?
Tôi là một kỹ sư đẩy, không phải là nhà khoa học nghiên cứu; họ có thể làm tốt hơn rất nhiều việc giải thích chính xác những gì họ đang nghiên cứu, nhưng một số công cụ mà họ dự định đưa vào đó để đo từ trường, họ đo các hạt năng lượng cao khi họ đi qua. Quan tâm đặc biệt là cảm nhận xuất tinh hàng loạt vành; đây là những sự kiện bùng phát lớn xảy ra trên Mặt trời, rằng một khi chúng đến Trái đất thực sự có thể phá vỡ liên lạc của chúng ta và chúng thực sự có thể gây hại và phá hủy các thiết bị điện tử nhạy cảm. Một vụ bùng phát như vậy vào năm 1986 đã gây ra thiệt hại hàng triệu đô la chỉ riêng ở Bắc Mỹ, vì vậy chúng tôi muốn có thể dự đoán những sự kiện đó khi chúng xảy ra và nếu chúng tôi có đủ thời gian cảnh báo, chúng tôi có thể tắt thiết bị của mình hoặc trong điều kiện cụ thể, giữ chúng từ việc bị tổn thương vì vậy điều quan trọng là phải biết khi nào một sự phóng đại khối.
Tương lai có thể giữ gì cho công nghệ này, với khả năng khám phá hệ mặt trời bên ngoài?
Vâng, đó là một điểm tốt. Như tôi vừa đề cập, những lần phóng đại khối này cũng có thể rất có hại cho các phi hành gia của chúng ta, vì vậy NASA đang tìm kiếm trong tương lai gần để quay trở lại Mặt trăng và Sao Hỏa mà đã có rất nhiều cuộc thảo luận. Chúng ta sẽ cần phải dự đoán khi nào những sự kiện này (xuất tinh khối vành) xảy ra để các phi hành gia của chúng ta có thể đến nơi trú ẩn an toàn khỏi những sự kiện đó, vì vậy chúng ta có thể sẽ cần đặt các vệ tinh cảnh báo này ở gần mặt trăng và sao hỏa hệ thống năng lượng mặt trời để cảnh báo trong việc đó. (Sau đó) cuối cùng trong tương lai có một mối quan tâm mãnh liệt muốn tìm hiểu cấu trúc của hệ mặt trời của chúng ta bên ngoài quỹ đạo của Sao Diêm Vương, đặc biệt là Heliopause, bây giờ tàu vũ trụ Voyager vừa mới vào khu vực đó; Có một số kết quả thú vị trở lại trong đó; và có rất nhiều điều mà chúng tôi muốn biết về khu vực không gian đó. Ngoài ra, đó là một thứ gọi là Đám mây Oort, được cho là khu vực không gian nơi có rất nhiều sao chổi mà chúng ta thấy sống hầu hết cuộc sống của chúng, nhưng đôi khi chúng rơi vào Mặt trời. Vì vậy, có khá nhiều khoa học được thực hiện; quan sát và thăm dò ngay bên ngoài rìa của hệ mặt trời.
Liệu có gì khác trong việc chế tạo một cánh buồm mặt trời để có thể đi ra ngoài hệ mặt trời bên ngoài không, sau đó bạn đang làm gì?
Nó không phải là phải. Bạn có thể sử dụng công nghệ mà chúng ta đang theo đuổi bây giờ để thực hiện các tín hiệu phóng đại khối này và bạn có thể gửi chiếc thuyền đó đi làm nhiệm vụ. Vấn đề là sẽ mất nhiều hơn hoặc nhiều hơn để đến được những đám mây Oort đó và thoát ra khỏi Heliopause. Nếu chúng ta có thể xây dựng một cánh buồm có độ lớn hoặc một phần mười trọng lượng cho cùng một diện tích; điều đó sẽ thực hiện tốt hơn gấp 10 lần nếu bạn muốn, sau đó chúng tôi có thể thực hiện cùng một nhiệm vụ đó trong một nửa thời gian, vì vậy để thực sự bắt đầu xem xét nhiệm vụ đó, chúng tôi sẽ muốn xây dựng những cánh buồm hiệu suất cao hơn để thực hiện nó và thực hiện nó trong suốt cuộc đời của chúng tôi, nếu bạn muốn
Khung thời gian bây giờ trở đi với nguyên mẫu bạn đang thử nghiệm và kế hoạch tương lai của bạn là gì?
Đó là một cái gì đó mà có rất nhiều nghiên cứu đang diễn ra trong cơ quan ngay bây giờ; đặc biệt, có một ủy ban tư vấn khoa học mà Hội họp và xác định ưu tiên khoa học của họ là gì và điều đó sẽ đặt ra ngày cần thiết khi các cánh buồm cần sẵn sàng. Khi nó có thể sẵn sàng, thì những gì chúng tôi đã làm trong 3 năm qua đã đạt đến đỉnh điểm trong các thử nghiệm này tại Plumbrook là làm tốt nhất có thể trên mặt đất để thiết kế và vận hành một chiếc thuyền mặt trời trong môi trường không gian mô phỏng. Bước tiếp theo là đi lên vũ trụ và đó sẽ là một bước quan trọng. Chúng ta thực sự phải có một chuyến bay của cánh buồm mặt trời và xem nó hoạt động như thế nào trong không gian: tải trọng trên cấu trúc của cánh buồm rất nhiều, ít hơn nhiều so với chúng ở đây trên mặt đất. Trọng lực đặt một tải trọng lên các cánh buồm cao gấp 4000 lần so với những gì Mặt trời sẽ làm. Vì vậy, một môi trường thực sự thực sự nằm trong không gian và chúng ta phải đưa nó (cánh buồm) lên để thử nghiệm nó. Đó là 3-5 năm nữa để thực hiện điều đó, và sau đó nó sẽ sẵn sàng để được truyền vào một nhiệm vụ khoa học; 3-5 năm kế hoạch nhiệm vụ không gian danh nghĩa và phát triển. Vì vậy, trong thập kỷ tới, chắc chắn, tôi mong đợi được nhìn thấy một cánh buồm mặt trời đang bay.
