بادبان خورشیدی ناسا در فضا گشوده شد

بادبان‌های خورشیدی به عنوان یکی از روش‌های حیرت‌انگیز و با حیرتی زنده از سفر در عمق کهکشان شناخته می‌شوند. این سازه‌ها با ظاهری مشابه به بادبان‌های کشتی، به عنوان یکی از مؤثرترین شیوه‌ها برای تأمین نیروی رانش فضاپیماها در فضای بی‌پایان عمل می‌کنند.

موشک الکترون (Electron) که به شرکت راکت‌لب (RocketLab) تعلق دارد، هفته گذشته سیستم بادبان خورشیدی مرکب پیشرفته ناسا را به مدار ارسال کرد.

«سیستم بادبان خورشیدی کامپوزیت پیشرفته» (ACS۳) یکی از دو محموله ای بود که از نیوزیلند به سمت فضا پرتاب گردید.

هدف این مأموریت، آزمایش قرار دادن بادبان‌های خورشیدی بزرگ در مدار نزدیک به زمین است و به تأیید ناسا، با موفقیت یک بادبان به ابعاد ۹ متر در فضا مستقر گردید.

ایجاد موتور خودرو در سال ۱۸۸۶ به ثبت رسید. سپس در سال ۱۹۰۳ بشریت نخستین پرواز خود را تجربه کرد و ۵۸ سال بعد از آن، انسان با موشک به فضا سفر کرد. فناوری موشک در این مدت دچار دگرگونی‌های چشمگیری شده است.

به نوعی می‌توان گفت که آغاز شکل‌گیری موشک‌ها به قرن سیزدهم بازمی‌گردد، زمانی که چینی‌ها و مغول‌ها تیرهایی با نیروی پیشران به سمت یکدیگر شلیک می‌کردند. اکنون شاهد داریم که موشک‌ها به انواع پیشران‌های جامد و مایع، موتورهای یونی و بادبان‌های خورشیدی تقسیم‌بندی می‌شوند.

بادبان‌های خورشیدی جاذبه خاصی دارند، چرا که از انرژی خورشید یا نور ستارگان برای به حرکت درآوردن کاوشگرها در کهکشان استفاده می‌کنند. این ایده هرچند جدید نیست، اما یوهانس کپلر (Johannes Kepler) نخستین بار این وسیله را معرفی کرد و پیشنهاد کرد که می‌توان از نور خورشید برای پیشبرد فضاپیماها استفاده کرد.

باید تا قرن بیستم صبر می‌کردیم تا یک دانشمند روسی به نام کنستانتین تسیولکوفسکی (Konstantin Tsiolkovsky) مفهوم عملکرد بادبان‌های خورشیدی را تعریف کند.

در دهه‌های ۷۰ و ۸۰ میلادی، کارل ساگان (Carl Sagan) و دیگر اعضای انجمن سیاره‌ای، پیشنهاد مأموریت‌هایی با استفاده از بادبان‌های خورشیدی را ارائه دادند، اما این ایده تا سال ۲۰۱۰ در زمینه استفاده از وسیله نقلیه عملی مجهز به بادبان خورشیدی، تحت عنوان ایکاروس (IKAROS) به حقیقت پیوست.

درک کارکرد بادبان‌های خورشیدی بر اساس فشار نور خورشید چندان دشوار نیست. بادبان‌ها به گونه‌ای زاویه‌دار تنظیم می‌شوند که فوتون‌ها به سطح بازتابنده آن‌ها برخورد کرده و با بازتابش، به جلو حرکت می‌کنند.

هرچند برای شتاب دادن به فضاپیما به تعداد زیادی فوتون نیاز است، اما این گونه پیشران به آرامی و با گذر زمان تبدیل به سیستمی بسیار مؤثر می‌شود که نه به موتورهای سنگین و نه به سوخت احتیاج دارد. به همین دلیل، کاهش وزن بادبان‌های خورشیدی، بلند کردن آن به کمک نور خورشید را آسان‌تر می‌سازد، ولی ابعاد بادبان‌ها به وسیله مواد و ساختارهای پشتیبانشان محدود می‌گردد.

به بیان دیگر، بادبان‌های خورشیدی در مهار فشار ملایم نور خورشید تخصص دارند و آن را برای به حرکت درآوردن کاوشگرها در فضای بیرونی به کار می‌برند. عملکرد آن‌ها مشابه با کشتی‌های دریایی است که با استفاده از باد بر روی آب حرکت می‌کنند. از آنجایی که بادبان‌های خورشیدی به شدت کارآمدند و به سوخت نیازی ندارند، امیدها در میان دوستداران اکتشاف فضا به این راهبرد نوین فزونی گرفته است.

ناسا در حال کار بر روی این فناوری بادبان خورشیدی نسل جدید خود بوده و سیستم بادبان خورشیدی کامپوزیت پیشرفته‌اش از تاسواره (CubeSat) تولید شده توسط شرکت نانواویونیکس (NanoAvionics) برای آزمایش ساختار حمایتی این کامپوزیت جدید استفاده می‌کند.

این بادبان با استفاده از موادی پلیمری انعطاف‌پذیر و فیبر کربن طراحی شده تا جایگزینی مقاوم‌تر و در عین حال سبک‌تر برای ساختارهای حمایتی پیشین باشد.

حالا ناشا تصریح کرده است که این تاسواره به مدار نزدیک زمین رسیده و توانسته است یک بادبان به ابعاد ۹ متر را نصب کند. با توجه به اطلاعات ارائه شده، روند مستقر شدن این بادبان که ۸۰ متر مربع مساحت دارد، حدود ۲۵ دقیقه به طول انجامید.

شایان ذکر است که چندین مأموریت بادبان خورشیدی قبلاً به فضا پرتاب شده‌اند، از جمله کاوشگر «ایکاروس» (Ikaros) ژاپن و پروژه «لایت‌سیل ۲» (LightSail ۲) که به «انجمن سیاره‌ای آمریکا» تعلق دارد. مأموریت پرتاب سیستم بادبان خورشیدی کامپوزیت پیشرفته ناسا نیز با هدف توسعه هرچه بیشتر این فناوری شکل گرفته است.

ناسا اعلام کرده که در صورت مساعد بودن شرایط جوی، این بادبان خورشیدی نیز ممکن است از سطح زمین قابل رؤیت باشد.