ソーラーセイルは、恒星間天体とのランデブーに使用することが提案されました

ソーラーセイルは、恒星間天体とのランデブーに使用することが提案されました
ソーラーセイルは、恒星間天体とのランデブーに使用することが提案されました
Anonim
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星間天体とのランデブーミッションの段階の概略図

アメリカの物理学者は、太陽帆に乗った車両が、太陽から10天文単位の半径内で私たちのシステムを横切る恒星間天体の検出に迅速に応答し、それらに向かって飛ぶことを可能にする宇宙ミッションの概念を説明しました。年間6天文単位以上。著者がarXiv.orgのプレプリントで報告しているように、これにより、そのような機関に接近し、5年未満の総任務期間でオブジェクトのサイズ、構成、および起源に関する情報を取得できる可能性があります。

2017年の秋、天文学者は、太陽系を訪れた最初の巨視的な星間天体である小惑星オウムアムアを発見しました。 2年後、そのような体のリストは、ボリソフ彗星で補充されました。星間天体、特にそれらの組成(太陽系の物体の組成と比較して)とそれらに加速を与えるメカニズムを研究することで、私たちの星系とその周辺の構造と形成をよりよく理解することができます。今日、太陽の近くを訪れた2つの星間天体だけが確実に知られていますが、いくつかのモデルは、平均して、いくつかのそのような天体が毎年星の近くを(天文単位のオーダーの距離で)飛ぶはずだと予測しています。

それにもかかわらず、宇宙ミッションの枠組みの中でそれらを近距離で研究することは困難です-星間物質の発見と太陽への最も近い接近の瞬間は、原則として、ほんの数ヶ月で隔てられています。体の軌道を決定し、打ち上げの準備に費やされる追加の時間を考慮すると、従来の宇宙船を使用してそれに近づくことはほとんど不可能です。また、出て行く軌道で恒星間天体に追いつくのは非常に困難です。オウムアムア彗星とボリソフ彗星の速度は、それぞれ年間5天文単位と6.5天文単位でした(一方、最速の恒星間天体であるボイジャー1号の速度は年間約3天文単位の。)。

NASAのジェット推進研究所のSlavaTuryshevが率いる物理学者は、太陽帆を使用して恒星間天体に接近できる宇宙ミッションの概念について説明しました。これは、電磁放射の圧力によって移動したり操縦したりできるデバイスです。以前は、NASAのAdvanced Innovative Conceptsコンテストの枠組みの中で、MITのエンジニアによって同様のアイデアがすでに提案されていましたが、ミッションの能力の詳細な計算と定量的な見積もりは提供されませんでした。

ミッションの最初の段階(星間天体が発見されるかなり前)で、宇宙船は地球の支配的な重力のゾーンから取り除かれ、太陽の軌道に入ります。次に、ソーラーセイルの助けを借りて操縦し、船は星の近くでらせん状または円形の軌道に入り、星間物質の開放を待っています-デバイスは燃料を必要としないため、長い待ち時間でもありませんコストがかかりすぎる。

太陽に近い場所(したがって、光の高圧)のために、星間天体が検出されると、デバイスは短時間(数週間程度)で待機軌道を離れて、に進むことができます。ミッションの第2段階-天体に向かうこと。

ソーラーセイルの面積と車両の質量のさまざまな比率(このパラメーターは、面積に正比例し、質量に反比例して増加する放射圧からの加速度を特徴付けます)と待機中の円軌道の半径を考慮して、著者は操縦後、太陽からの放射と重力の影響下でのみ移動した場合に、後者が太陽系を離れる車両の速度を計算しました。この値の下限として、研究者たちは1年に5つの天文単位を設定しました。つまり、2つの利用可能な観測から判断すると、星間天体に典型的な速度です。

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結果として生じる車両速度の、「待機」軌道のさまざまな半径での質量に対する帆の面積の比率への依存性

計算結果によると、必要な速度を実現するには、帆の面積と質量比が約60平方メートル/キログラムの装置を、半径0.2天文単位の軌道に配置するだけで十分です。 。同時に、ミッションの全期間は物理学者によって5年以内と推定されており、星間物質の最大遮断距離は約10天文単位です。科学者によると、すでに現在の技術を考慮に入れて、これにより、必要に応じて、デバイスに数十キログラムのペイロードを装備することが可能になります-たとえば、いくつかの断片から必要な領域(数千平方メートル)の帆を組み立てます。太陽からの短い距離での長期滞在も基本的に実現可能です。たとえば、カプトンの帆は、0.15天文単位までの距離では溶けません。

著者は、宇宙ミッションの詳細は多くのバリエーションを可能にすることに注意します。たとえば、お金を節約するために、軽自動車は最初に別の惑星間(または月)ミッションと一緒に打ち上げられ、星間天体を待っている間、宇宙天気を追跡したり、他の太陽物理学的測定を実行したりするために使用されます。

さらに、複数のデバイスを同時に使用できます。このようにして、将来、1回の打ち上げで複数の星間天体の観測を提供したり、ペアで船を使用したりすることができます。考えられるシナリオの1つでは、最初のデバイスを使用して衝突します。天体で破片の雲を形成します。2つ目は、この雲を越えて物質を収集し、さらなる操作の助けを借りて、それを地球に届けることです。

先ほど、エアブラシをかけたソーラーセイルが恒星間飛行に適していることがわかった方法と、そのようなグラフェンデバイスがレーザーでどのように離陸したかについて話しました。

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