グラフェンソーラーセイルはレーザーで離陸します

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Anonim
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GrapheneSailプロジェクトチームは、開発されたグラフェンソーラーセイルの性能を確認しました。これは、高真空および微小重力条件下でのレーザー放射の作用下で大幅に加速することができました。したがって、グラフェンは宇宙船用のソーラーセイルの製造に有望な材料と見なすことができます。この記事はジャーナルActaAstronauticaに掲載されました。この作業については、ESAのWebサイトで簡単に説明されています。

ライトセイルを使用して宇宙船を加速する原理は、光子が任意の表面に及ぼす圧力に基づいており、その運動量を表面に伝達します。光源は、地上または軌道レーザー設備、または惑星間物質について言えば太陽です。デバイスをオーバークロックするこの方法の利点は、無制限の動作時間と作動油の消費がないことです。帆を使用することで、比較的短時間で最も近い惑星系に到達できると考えられていますが、これには多くの困難が伴います。現在まで、ソーラーセイルはIKAROSとライトセイル2でのテストに成功しています。

帆自体は、比較的大きく、軽量で、反射率が高く、展開や宇宙線の影響に耐えるのに十分な強度が必要です。彼らの設計は主に、反射率を高めるためにナノメートルの厚さのアルミニウムコーティングでコーティングされた、厚さ数マイクロメートルのカプトンまたはマイラーの薄膜を使用しています。ただし、アルミニウム、マグネシウム、ベリリウム、または炭素繊維のフィルムなど、他のエンジニアリングソリューションが提案されています。

欧州宇宙機関の支援を受けて欧州企業SCALENanotechによって開発されたGrapheneSailプロジェクトは、レーザービームによって加速された銅グリッドを覆う2層グラフェンで構成されるソーラーセイルバリアントを提供します。この構造により、セイルの平均密度を下げ、非常に剛性を高めることができます。

Santiago Cartamil-Buenoが率いるプロジェクトチームは、高真空および微小重力下での帆モデルのテスト結果を公開しました。帆モデルの重量は0.25ミリメートルで、直径3.05ミリメートル、厚さ約30マイクロメートルの丸い銅メッシュで、その上に2層のCVDグラフェンが配置されていました。サンプルは真空チャンバーにロードされ、そこに、450および655ナノメートルの波長で動作する1ワットの出力で連続放射モードの2つのレーザーから光ファイバーが供給されました。カメラはまた、光学顕微鏡に基づく追跡システムを収容しました。設置全体は、バッテリーと制御システムとともにカプセルに入れられ、ブレーメンの100メートルのZARMドロップタワー内に落下しました。したがって、カプセル内で4、7秒間、微小重力モードが確立されました。自由落下による。

実験により、帆の性能が確認されました。 0.1〜1ワットのレーザー出力範囲でグラフェンを使用しないサンプルで生成された推力と加速度は、それぞれ31ミリメートル/秒の2乗と8ナノニュートンでしたが、グラフェンを使用したサンプルの場合、これらの値は47〜992ミリメートル/秒の2乗でした。電力と動作波長に応じて、12〜248ナノニュートン。得られた推力値は、理論計算の結果よりも1桁高く、さらなる作業が必要であり、ソーラーセイルの材料としてのグラフェンに大きな関心を呼んでいます。

先ほど、レーザー帆に追いつくために星間小惑星がどのように提案されたか、そしてライトセイル2宇宙帆船のボードから私たちの惑星がどのように見えるかについて話しました。

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