تشير دراسة إمبريال كوليدج إلى وجود أشرعة شمسية على حافة النظام الشمسي خلال 10 أو 20 عامًا

الأشرعة الشمسية تدفع المركبات الفضائية بضغط ضوء الشمس. وتشير دراسة حديثة أجراها مهندسون في إمبريال كوليدج لندن إلى أن هذه التكنولوجيا يمكن أن ترسل بعثات مأهولة أو غير مأهولة إلى حافة النظام الشمسي في العقود المقبلة. يقوم العمل بتقييم التقدم المحرز في النماذج الأولية التي تم اختبارها بالفعل والخطوات التالية اللازمة.

هذا المفهوم موجود منذ قرون. استخدمت السفن القديمة الرياح. في الفضاء، تقوم الفكرة بتكييف المبدأ مع الفوتونات. أظهرت العديد من المهام التشغيل الأساسي. والآن يقوم الباحثون بقياس الإمكانية الحقيقية لمسافات أكبر.

تثبت المهمات مبدأ الدفع الخفيف

أطلقت اليابان IKAROS في عام 2010. وصلت المركبة الفضائية إلى كوكب الزهرة وأكدت تسارعها بواسطة الشراع الشمسي. اختبرت المهمة المواد والتحكم في المواقف باستخدام البلورات السائلة.

أرسلت جمعية الكواكب LightSail 2 في عام 2019. وقام CubeSat بتغيير مداره حول الأرض بالضغط الشمسي وحده. واستمرت العملية أكثر من ثلاث سنوات حتى العودة إلى الغلاف الجوي في عام 2022. وأزالت هذه التجارب الشكوك حول الجدوى الأساسية لهذه التكنولوجيا.

• أظهر IKAROS الملاحة بين الكواكب بشراع مساحته 200 متر مربع.
• يتم التحكم في مدار LightSail 2 في بيئة منخفضة الأرض بإبحار مساحته 32 مترًا مربعًا.
• استخدمت كلتا المهمتين مواد خفيفة الوزن وهياكل دعم قابلة للطي.
• أكدت الاختبارات توليد تسارع مستمر بدون استخدام الوقود الكيميائي.

دراسة إمبريال كوليدج تحدد مواعيد نهائية لحافة النظام الشمسي

نشر ديبدوت سينجوبتا وزملاؤه تحليلًا عن الوضع الحالي للأشرعة الشمسية. يقارن العمل ما هو موجود بالفعل مع متطلبات البعثات التي تصل إلى حافة الغلاف الشمسي.

وخلص الباحثون إلى أن السفن يمكن أن تصل إلى حافة النظام الشمسي خلال 10 أو 20 عامًا مع التطوير المناسب. وينصب التركيز على الأشرعة الأكبر والأكثر مقاومة للحرارة وأنظمة التحكم المحسنة. تعتبر سينغوبتا هذه الأفكار تقنية ولكن يمكن تحقيقها من خلال التمويل والهندسة المركزة.

تعمل مشاريع مثل Svarog، التي يقودها الطلاب في جامعة إمبريال كوليدج، على إعداد CubeSats بأشرعة للفضاء بين النجوم. وقد تم بالفعل إجراء اختبارات الارتفاع وعمليات المحاكاة المدارية. الهدف هو إرسال أول جسم مدني خارج النظام الشمسي.

تركز التحديات التقنية الجهود على المواد وقابلية التوسع

يجب أن تكون الأشرعة واسعة ولكن خفيفة للغاية. ضغط الفوتون ضعيف. ولذلك، يجب أن تعوض مساحة السطح بكفاءة.

Leia Tambem

تصل حزمة ROG Xbox Ally X20 بتصميم شفاف ونظارات AR لمدة 20 عامًا من ROG

شارع التتويج يخصص الحلقة لآلان روثويل بعد وفاة الممثل الأصلي

الاتفاق المبدئي بين إيران والولايات المتحدة معلق بعد القصف الإسرائيلي على لبنان

يقوم المهندسون بتطوير أغشية أكثر مقاومة لدرجات الحرارة القصوى والإشعاع. يجب أن تتكشف الهياكل الداعمة، التي تسمى حواجز التطويق، في الفراغ دون فشل. يتطلب التحكم في الموقف الدقة في توجيه القوة.

• تدعم المواد الحالية الرحلات التجريبية ولكنها تتطلب ترقيات للمهام الطويلة.
• تقوم عمليات المحاكاة بتقييم الإجهاد الحراري بالقرب من الشمس لتحقيق مكاسب في السرعة.
• التكامل مع الألواح الشمسية الرقيقة يتيح الطاقة للأدوات الموجودة على متن الطائرة.
• تعمل الاختبارات المعملية والرحلات دون المدارية على تحسين النشر التلقائي.

تتراوح التطبيقات من الكواكب الخارجية إلى المفاهيم بين النجوم

يمكن للبعثات إلى كوكب المشتري أو زحل أن تقلل من وقت السفر. توفر الشموع الكثير من الوقود. وهذا يحرر الكتلة للحمولة العلمية.

تهدف المقترحات الأكثر طموحًا إلى 100 وحدة فلكية أو أكثر. يدرس البعض استخدام الليزر الأرضي أو الشمسي للحصول على دفعة أولية أكبر. تفصل دراسة سينغوبتا بين ما هو واقعي الآن وبين ما يتطلب عقودًا إضافية من البحث.

تمثل السفن المأهولة تحديًا أكبر. تضيف الحماية من الإشعاع والإمدادات وأنظمة دعم الحياة كتلة. لا تزال الشموع توفر طريقًا للمضي قدمًا دون الاعتماد حصريًا على الصواريخ الكيميائية.

وتعتمد الخطوات التالية على التمويل والتعاون الدولي

تخطط وكالات الفضاء والمجموعات الخاصة لمظاهرات أكبر. تقوم ناسا بإعداد مهمات مثل Solar Cruiser. تقوم الجامعات والشركات باختبار المكونات بالتوازي.

الإجماع هو أن التكنولوجيا تتطور بسرعة. رحلات إثبات المفهوم موجودة بالفعل. وتتطلب القفزة التالية التكامل الكامل مع المهام التشغيلية.

ويؤكد الباحثون أن هذه اللحظة مواتية. يسمح التقدم في المواد خفيفة الوزن والحوسبة بإجراء عمليات محاكاة دقيقة قبل الإطلاق. ويمكن أن تفتح النتيجة طرقًا أرخص وأكثر استدامة للاستكشاف العميق.