Újabb napvitorla-elv van kibontakozóban

Új típusú napvitorlát szőtt egy finn kutatókból álló csoport. A klasszikus vitorlákra egyáltalán nem emlékeztető hajtómű a Nap felől érkező ionizált gázokat használja fel a hozzá csatolt űrhajó eljuttatására a Naprendszer távoli pontjaira, vagy akár egy átnavigáláshoz az aszteroida-övön keresztül, különböző felderítő és bányászati küldetésekhez.

Az új napvitorla eltér hagyományosnak mondható társaitól, amik a napfény enyhe tolóerejét használják az űrjármű mozgatásához. A napfény befogása, illetve a fotonok visszaverése helyett a Finn Meteorológiai Intézet munkatársai vitorlájukkal azt a célt tűzték ki maguk elé, hogy a napszéllel, a Naprendszerből kifelé süvítő elektronok és pozitív ionok ritkás plazmájával haladjanak másodpercenként akár száz kilométeres sebességgel.


A Pekka Janhunen által vezetett csapat elve az űrhajóból kinyúló hosszú vezetékeken alapul, melyekbe pozitív elektromos töltést pumpálnak, ami lepergeti a napszél nehéz pozitív ionjait. Így a mindössze pár mikron széles vezetékek érzékelik az elhaladó plazma erejét, egy hatalmas vitorlaként viselkedve. A technikát egyetlen veszély fenyegeti, a nagy sebességű mikrometeorok, melyek a bolygóközi űrben száguldva könnyedén megtörhetik a vékony fémszálakat, mondta Janhunen. A vitorlaszálak megerősítése végett ezért minden egyes szálat négy vezetékből fonnának össze, ami gyakorlatilag annyit jelent, hogy két egymással párhuzamos, egymástól néhány centire elhelyezkedő szálat a két másik szál tartana össze, melyek cikkcakkban futnak közöttük.

Janhunen kollégái laboratóriumukban már el is készítettek egy mintát a fenti struktúra alkalmazásával, a finom szálakat ultrahangos technikával olvasztották össze. Kézzel összeügyeskedett vitorlaszáluk mindössze 30 centiméter hosszú, így a következő lépés az eljárás automatizálásának kifejlesztése lesz. "Egy próbaúthoz körülbelül 10 kilométernyire lesz majd szükségünk" - tette hozzá Janhunen.

A próbaút, ami a módszer működését hivatott igazolni, a tervek szerint 8 fonatot használna, melyek mindegyike 1 kilométer hosszú lenne, ezeket egy kisebb űrjárműhöz csatlakoztatnák, amit egy gyorsulásmérővel látnak majd el. Egy valódi űrexpedícióhoz Janhuen 100 fonatot tartana ideálisnak, melyek mindegyike elérné a 20 kilométert, össztömegük azonban ezzel együtt sem haladná meg a 20 kilogrammot. Mivel a napszél nagyon gyenge, a hatalmas napvitorlákra is csak egy viszonylag enyhe erő hatna, ami egy év alatt egy 200 kilogrammos rakományt másodpercenkénti 30 kilométeres sebességre gyorsíthatna. A módszerrel viszont rengeteg hajtóanyagot, ezáltal pénzt takaríthatnának meg, ami pedig a legfontosabb, nem kell attól tartani, hogy az űrhajó kifogy az üzemanyagból. A napvitorla töltéseinek biztosításához egy elektronágyúra van szükség, amit két nappanel lát el. A vezetékek alumínium- vagy rézötvözetekből készülhetnek.


Valahogy így nézne ki egy űrszonda, amit a finn napvitorlával szereltek fel
A kutatók azt is kidolgozták, hogyan változtassák meg a vitorla elrendezését a manőverezéshez. Janhunen véleménye szerint az első tudományos küldetés az aszteroida-övbe irányulhat, ahol alaposan letesztelhetnék az űrvitorlás manőverezési képességeit. Az egészen távoli jövőt illetően a kutatók víziója szerint a vitorlás anyagokat juttathat majd el az aszteroidákról földkörüli pályára, valamint felkutathatnák vele a Neptunuszon túl húzódó jeges Kuiper-övet is. Elméletileg a rendszer jóval nagyobb sebességek elérésére is képes lehet, amennyiben jóval kisebb terhet kell cipelnie a másodpercenkénti 100 kilométeres sebesség is elérhető lenne, Janhunen azonban azt mondja, ha csak sebességrekordot akarnának felállítani, aligha találnának támogatót a projektjükhöz.

Időközben egy másik elektromos űrhajtómű technika is kibontakozóban van, ami az amerikai Mason Peck, a Cornell Egyetem kutatójának nevéhez fűződik. Peck rendszere szintén töltéssel rendelkező vezetékek hálózatát használná, ami a Föld vagy a Jupiter körül forgó mágneses mezők által kifejtett úgynevezett "Lorentz-erőt" használná ki. A két technika elméletileg kompatibilis lehet. "Az úrhajó alacsony földkörüli pályán használhatja a Lorentz-erőt az elgyorsuláshoz, majd nagyobb magasságokon beléphet a napvitorla hatás" - nyilatkozott Peck a New Scientist-nek.

A finn kezdeményezés űrbe juttatásához 5 millió euróra lenne szükség, a fejlesztésben több ország kutatói is részt vesznek, a finnek mellett orosz, német, svéd és olasz szakemberek dolgoznak az egyes elemeken.