Następny pojazd NASA będzie… słonecznym żaglowcem

Kosmiczne żaglowce? Nie, to żadne bajdurzenie. Koncepcja żagla słonecznego jest przez NASA dopracowywana od dawna, a już w przyszłym roku wizja stanie się rzeczywistością. Wtedy bowiem niewielka sonda kosmiczna rozwinie wyżej wspomniany żagiel i uda się na podróż w kierunku odległej planetoidy. Cały „napęd” będzie polegał wyłącznie na „paliwie”, jakim są promienie słoneczne.

Sonda nazywa się Near-Earth Asteroid Scout i osiągnie swój cel w 2,5 roku od momentu jej uruchomienia. Jest nim maleńka planetoida 1991 VG, a sonda będzie się do niej zbliżać z prędkością 28,6 kilometra na sekundę. Może też osiągać znacznie większe prędkości, nieosiągalne dla klasycznych rakiet napędzanych paliwem chemicznym. Jedyne, czego potrzebuje by się rozpędzić, to czas i promienie słoneczne, które powoli acz konsekwentnie rozpędzą pojazd do coraz większej prędkości.

Żagiel sondy wykonany jest z niesamowicie cienkiego, odbijającego światło materiału. Kiedy foton światła słonecznego uderza o jego powierzchnię, odbija się od niej przekazując swój pęd sondzie. Ten pomysł na napęd nie jest jednak nowy. Właściwie, to nawet nie został wymyślony przez Amerykanów, a przez Rosjan (Konstantina Ciołkowskiego i Fridricha Candera) w 1924 roku.

Do idei po czasie wrócił Arthur C. Clarke w jednym ze swoich opowiadań, pełniąc rolę promotora rosyjskiego pomysłu wśród amerykańskich naukowców. NASA przystąpiła do przemiany idei w działające urządzenie dopiero w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku, a w 2010 roku wystrzeliła na orbitę pierwszego żaglowego satelitę okołoziemskiego. Kosmiczne żagle testuje też japońska agencja kosmiczna.

Sam cel misji w kierunku 1991 VG nie jest szczególnie spektakularny. Sonda zbada skład chemiczny, rozmiar i inne właściwości planetoidy, a uzyskane przez nią dane będą pomocne przy planowaniu misji załogowej mającej na celu badanie tych ciał niebieskich.

Wszelkie korekty kursu będą bardzo łatwe do wprowadzenia, co jest kolejną zaletą wykorzystania żagla zamiast innych metod napędu. Nie tylko nieskończone paliwo, ale również manewrowość, zarówno jeżeli chodzi o kierunek, jak i zmianę przyspieszenia.

To dopiero pierwsza generacja kosmicznego żagla. Kolejna, nad którą NASA jeszcze pracuje, polega nie tylko na fotonach ze światła słonecznego, ale również na naładowanych cząsteczkach w słonecznym wietrze. Ów żagiel ma pozwolić pojazdowi kosmicznemu przyspieszyć nawet do 125 km/s. Żagiel, składający się z supercienkich prętów odchodzących od pojazdu kosmicznego na długość 20 kilometrów tworzy pozytywnie naładowane pole elektryczne, w które uderzając poruszające się w wietrze kosmicznym z prędkością 750 km/s protony.

W efekcie taki statek kosmiczny mógłby dolecieć do Plutona w pięć lat. A nie prawie trzy dekady, jak w przypadku Voyagera.

Druga generacja słonecznego żagla (nazywana też e-żaglem) to już przewidywalna przyszłość. NASA szacuje, że już za pięć lat będzie w stanie wystrzelić pierwszy prototyp. Na razie rozpracowuje jego zasilanie, gdyż e-żagiel, w przeciwieństwie do słonecznego żagla, wymaga zasilania dla swojego działa elektronowego. Czy jest w stanie owe elektrony zebrać ze słonecznego wiatru? Jeżeli nie, to jak je uzupełnić? Z jaką prędkością obracać pojazdem kosmicznym, by wielokilometrowe i bardzo cienkie pręty się nie wyginały?

Najciekawszym etapem planu jest ten końcowy. Jak bowiem wykorzystać ów żagiel do podróży międzygwiezdnych, gdzie coraz trudniej o światło słoneczne? Naukowcy zastanawiają się nad wykorzystaniem działa laserowego, które miałoby nadal zapewniać żaglowcowi paliwo. Na razie jednak nie znamy odpowiedniego źródła energii, by móc zapewnić jej owemu laserowi tyle, ile by wymagał.