Sciencemag.cz
Doporučujeme
Světlem poháněné plachty vzbudily v poslední době pozornost především díky projektu Breakthrough Starshot, který navrhuje takto poháněnou misi k Alfa Centauri. Mohly by se ale uplatnit i blíže, alespoň podle studie z University of California v Los Angeles.
Speciálně se studie věnuje roli laserů. Ty se ideálně hodí k řízení pohybu plachty, současně ale jemný materiál mohou snadno poškodit. Kritická je proto volba materiálů, které vydrží vysoký výkon laserového paprsku, ale zároveň jsou dostatečně lehké, aby nezatěžovaly plavidlo, k němuž jsou připojeny, další hmotností. Nová studie počítá např. s miniaturními plavidly o hmotnosti méně než 100 gramů, v čemž by byla i soustava plachet s plochou kolem 10 centimetrů čtverečních. S těmito parametry by proti chemickým nebo elektrickým pohonům mělo být možné dosáhnout mnohem vyšších rychlostí/zrychlení.
Studie se zaměřila na dva typy orbitálních manévrů, které obvykle provádějí jiné pohonné systémy – jeden, při kterém se plachta pohybuje po oběžné dráze Země, a druhý, při němž se cestuje mezi planetami. Loď poháněná plachtou by se měla dokázat dostat z nízké oběžné dráhy Země na geostacionární dráhu za maximálně několik minut a krátce poté dosáhnout únikové rychlosti. Plachta by také zhruba za půl hodiny „laserového času“ dosáhla zrychlení, které sondě Dawn na bázi elektrického pohonu trvalo 5,5 roku (Dawn drží z hlediska rychlosti mezi sondami dosud rekord). Možné zrychlení by výrazně zkrátilo dobu meziplanetárních cest – taková plachta by mohla doletět k Marsu za 20 dní (odhad při použití jiných metod je 200 dní), k Jupiteru za 120 dní (Juno za 5 let) a k Plutu za zhruba 3 roky (při poslední návštěvě s New Horizons za 10 let). Samozřejmě stále zůstává hmotnostní limit pro vědecké přístroje…
Co se týče samotné konstrukce plachty, materiál musí odrážet, nikoliv pohlcovat laserové světlo, být kromě nízké hustoty také pevný, pružný a odolný vůči vysokým teplotám. Problém je v tom, že schopnost odrážet světlo a odolávat vysokým teplotám jsou vlastnosti, které jdou dost proti sobě. Výzkumníci nakonec přišli se dvěma materiály, které by ale mohly vyhovovat v obou těchto parametrech: nitrid křemíku a nitrid bóru, které mají vysokou odrazivost, teplotní stabilitu i schopnost teplo odvádět. Dvě vrstvy plachty budou fungovat jako zrcadlo (ta bližší) a zářič tepla. Klíčové jsou samozřejmě dále geometrické struktury (tvarování) – např. specifické mřížky navržené tak, aby odrážely pouze světlo o vlnové délce řídicího laseru.
Light-Sail Photonic Design for Fast-Transit Earth Orbital Maneuvering and Interplanetary Flight
https://arxiv.org/abs/2107.09121
Zdroj: Universe Today a další
Poznámka PH: Viz též teorie, že světlem poháněnou plachtou bylo těleso ‘Oumuamua.
