A napvitorla ellentmond a fizika törvényeinek

Az űrhajók meghajtó rendszerek új generációjának egyik tagja, nevezetesen a napvitorla már eleve halva született tervezet. Ezt egy fizikus állítja, aki szerint a napfény alkalmazása, hogy egy űrhajót "keresztülfújjon" a Naprendszeren, hadilábon áll a fizika hőtani törvényeivel.

Mind a NASA, mind az ESA végez napvitorla fejlesztéseket, és bár tesztelni még soha nem tesztelték, az elgondolás elég egyszerű. A napvitorla tulajdonképpen egy hatalmas tükör, ami visszaveri a napfény fotonjait abba az irányba, ahonnan érkeztek. Bár a fotonak nincs tömege, úgy hiszik, hogy rendelkeznek lendülettel, így a lendületmegmaradás törvénye szerint a foton amikor lepattan a vitorláról, átad valamennyit energiájából és ezáltal lökést ad az eszköznek.


Az Európai Űrügynökség kisérleti napvitorlája
Thomas Gold, a New York-i Cornell Egyetem fizikusa szerint a napvitorlázás támogatói megfeledkeztek a termodinamikáról, a fizika azon ágáról, mely a hőátadásról szól. A napvitorlákat tökéletes tükröknek tervezték, azaz úgy, hogy visszaverjék az összes nekiütköző fotont. Gold azt állítja, hogy amikor a fotonokat visszaveri egy tökéletes tükör, akkor azok nem vesztenek a hőmérsékletükből. A folyamat magában foglalja a Carnot-féle körfolyamatot néven ismert termodinamikai törvényt, mely leegyszerűsítve azt mondja ki, hogy semmiből soha nem lesz valami, azaz ha nincs hőmérsékletváltozás, amikor a foton visszatükröződik, akkor kizárt az energia kinyerése, ami előremozdítaná a vitorlát.

"Carnot törvénye kimondja, hogy energia csökkenésnek kell bekövetkezni ahhoz, hogy bármilyen gép szabad energiát állíthasson elő" - magyarázta Gold. "Egy tükör nem okoz semmilyen csökkenést."


A NASA napvitorla terve
Ez nem azt jelenti, hogy a napfény nem képes erőkifejtésre. Az üstökösök csóvája a nappal ellentétes irányt mutat, éppen ezért gyakran hozzák elő példaként a napvitorla védelmében. Gold szerint ez azért lehetséges, mert a csóva nem tökéletes tükör, a fény egy részét elnyeli. Ebben az esetben a Carnot-körfolyamat szerint kinyerhető valamennyi energia, feltéve, hogy a fényt elnyelő objektum hűvösebb marad, mint maga a sugárzás. Egy fotonokat elnyelő napvitorla pillanatokon belül felmelegedne, bizonygatja Gold.

A bejelentést többnyire szkepticizmussal fogadták.
"Lehetnek korlátok a napsugárzás munkába állíthatóságának mértékében, azonban nem hiszem, hogy ezek termodinamikai korlátok" - mondta Jeffrey Lewins, a Cambridge Egyetem hőtani szakértője. Gold azonban kitart amellett, hogy a termodinamikát számításba kell venni. "Nem mondhatjuk, hogy ha a hőt nem tudom szabad energiává alakítani, akkor először sugárzássá alakítom és már el is hárult minden akadály" - nyilatkozott. "Ez egyszerűen képtelenség."


Dooku gróf napvitorlása a Star Wars II-ből
Steven Soter, a New York-i Hayden Planetárium csillagásza nyitott Gold elméletére.
"A fény nagyban különbözik az anyagtól, és nem csodálnánk, ha a lendület törvénye is különbözne a fényre vonatkozóan" - utalt Soter a lendület megmaradásának a fotonokon való alkalmazására.

Van egy másik lehetséges bizonyíték Gold elméletének alátámasztására, az úgy nevezett Crookes radiométer, ami egy vákumedényben elhelyezett rotor, melyhez négy lapátot erősítettek. Minden lapát egyik oldala ezüsttel van bevonva, míg a másik fekete elnyelő anyaggal van ellátva. Amikor napfénybe helyezik, a rotor elkezd forogni. Ha a napvitorla elve helytálló, a rotornak úgy kellene forogni, hogy a fényvisszaverő ezüst felületek távolodjanak a fénytől, az azonban pont az ellenkező módon forog, ahogy Gold is megjósolta.

A vita szeptemberben érhet véget, amikor a Pasadena központú Planetary Society a tervek szerint fellövi a Cosmos 1-et, a világ első napvitorláját. A 100 kilogramm tömegű gépet Föld körüli pályára állítják, mielőtt kinyitnák a fényvisszaverő lapátjait, hogy azzal próbáljál meg magasságának növelését. A projekt igazgatóját, Louise Friedmant nem hatották meg Gold kritikái.
"A napvitorlázás lehetséges" - nyilatkozott röviden.