태양 돛은 우주 여행의 미래입니까?

아티스트

지구 위를 비행하는 Sunjammer Sail에 대한 아티스트의 개념. (이미지 크레디트: Space Services Holdings, Inc.)



우주 여행의 새로운 방법이 태양 아래서 그 순간을 맞이하려고 합니다.



다가오는 여러 임무는 바다를 가로지르는 보트처럼 하늘을 항해하기 위해 고새머 '태양 돛'을 사용하여 햇빛의 미묘한 추진력을 활용하는 것을 목표로 합니다. 이러한 무 추진제 추진은 지구 근처 우주의 위치에서 태양계의 가장자리 및 그 너머에 이르기까지 다양한 목적지로 우주선을 저렴하고 효율적으로 이동할 수 있다고 옹호자들은 말합니다.

예를 들어 폭이 400미터인 돛을 장착한 우주선은 연간 13억 마일(21억 킬로미터)을 여행할 수 있어 10년 정도면 태양의 영향권을 벗어날 수 있다고 뒤에 있는 연구원들에 따르면 약 15년 ​​전에 제안된 NASA의 개념 임무인 성간 탐사선. [ 사진: 우주 여행을 위한 Solar Sail 진화 ]



지난주 NASA의 FISO(Future In-Space Operations) 작업 그룹과의 프레젠테이션에서 항공우주 엔지니어인 Bruce Campbell은 '화학 추진력을 사용하여 실제로 그런 종류의 속도를 달성할 수 있는 것으로 알려진 것은 아무것도 없습니다.

일본항공우주탐사국

2010년 6월 14일 일본항공우주탐사국(Japan Aerospace Exploration Agency)의 이카로스(Ikaros) 솔라 돛이 돛에서 발사된 작은 카메라로 찍은 사진으로 2010년 6월 14일 배치된 후 깊은 우주에서 볼 수 있다.(이미지 크레디트: JAXA)



길을 포장하다

태양 복사 압력은 우주선에 아주 작은 압력을 제공합니다. 그러나 이러한 푸시는 지속적이므로 시간이 지남에 따라 프로브를 엄청난 속도로 가속할 수 있습니다.

이런 식으로 햇빛을 이용하는 것은 새로운 생각이 아닙니다. 쥘 베른은 1865년 저서 '지구에서 달까지'에서 가능성을 언급했고, 아서 C. 클라크는 1세기 후인 1964년 단편 '선재머'에서 태양 항해 우주선 경주에 대해 썼다.



그러나 태양 돛이 개념에서 현실로 이동하는 데 오랜 시간이 걸렸습니다. 추진 시스템의 첫 번째 성공적인 시연은 일본이 2010년 이카로스 프로브 46피트(14m) 너비의 돛을 펼치고 광자를 타고 우주를 순항하는 최초의 우주선이 되었습니다.

NASA는 5개월 후 그 뒤를 이어 2010년 11월에 작은 NanoSail-D 시연기를 지구 궤도로 발사했습니다. NanoSail-D는 2011년 1월에 돛을 펼치고 8개월 동안 행성을 선회한 후 대기에서 타버렸습니다.

다른 프로젝트가 이제 지평선에 어렴풋이 나타나 기술에 대한 추진력을 구축하고 있습니다. NASA가 사상 최대 규모의 태양광 돛을 우주로 발사할 계획인 2016년 초에 중대한 이정표가 나올 것입니다.

2700만 달러 선재머 미션 Arthur C. Clarke 이야기에서 이름을 따온 이 돛은 한 쪽이 124피트(38m)인 캘리포니아 기반 회사 L'Garde가 제작한 돛을 사용할 것입니다. Kapton이라는 고급 소재로 만들어진 돛은 두께가 5미크론(약 0.0002인치)에 불과합니다. 나사는 무게가 70파운드(32kg) 미만이고 식기세척기 크기라고 밝혔습니다.

현재 계획은 Sunjammer에 일부 태양 모니터링 장비를 장착하고 지구-태양 선을 따라 지구에서 약 180만 마일(300만 km) 떨어진 지점으로 보내는 것을 요구합니다. 이는 지구-태양 라그랑주 포인트 1(L1)보다 두 배나 멀리 떨어져 있으며, 이 지점은 수년 동안 다양한 태양 물리학과 우주 기상 임무를 수행한 우주에서 중력적으로 안정적인 지점입니다. [ 사진 : 세계 최대 솔라세일 '선재머'를 만나다 ]

'우리가 Sunjammer로 하려는 것은 솔라 돛 L'Garde의 Nathan Barnes 사장은 2월 FISO 회담에서 'L'Garde의 사장인 Nathan Barnes는 현재 L1의 기존 시스템에서 허용되는 것보다 태양에 더 가까운 곳에 태양광 경보 장치를 배치할 수 있는 적절한 장치입니다.

L1에 위치한 우주선은 연구원과 전 세계가 우주 기상 현상에 대비할 수 있도록 지원하여 코로나 질량 방출(CME)로 알려진 초고온 태양 플라즈마의 거대한 구름이 지구에 충돌하기 약 40분 전에 감지합니다(전력 그리드, GPS 신호를 방해할 수 있는 곳) 및 무선 통신).

따라서 두 배 멀리 떨어진 탐사선은 두 배 더 일찍 경고를 제공할 것이라고 Barnes는 말했습니다.

'이러한 발전은 많은 사람들에게 큰 수준의 보안과 편안함을 가져다 줄 것입니다.'라고 그는 말했습니다.

충분히 큰 돛은 연료가 필요 없이 햇빛의 압력으로 추진력을 제공할 것입니다. 이 demokratija.eu 인포그래픽에서 태양 돛이 어떻게 작동하는지 확인하십시오.

충분히 큰 돛은 연료가 필요 없이 햇빛의 압력으로 추진력을 제공할 것입니다. 이 demokratija.eu 인포그래픽에서 태양 돛이 어떻게 작동하는지 확인하십시오. .(이미지 크레디트: 칼 테이트, 인포그래픽 아티스트)

달에?

Sunjammer는 작업 중인 유일한 태양 돛 임무가 아닙니다. 예를 들어 비영리 행성 소사이어티(Planetary Society)는 LightSail-1이라는 프로젝트를 진행 중이며 이 프로젝트는 대략 10파운드(4.5kg)의 우주선을 지구 궤도로 발사할 예정입니다.

목표는 항해 제어를 시연하고 태양광 압력을 사용하여 우주선의 속도를 증가시켜 태양광 항해 기술을 더욱 입증하는 것이라고 Planetary Society 대표는 말했습니다.

NASA 연구원들은 또한 돛이 장착된 작은 'CubeSat'을 . 돛은 추진력만 제공하는 것이 아닙니다. 또한 Lunar Flashlight의 거울 역할을 하여 햇빛을 음영 처리된 달 분화구로 반사하여 온보드 센서가 물 및 기타 휘발성 화합물에 대해 이러한 기능을 검색할 수 있도록 합니다.

'이 혁신적이고 저렴한 개념은 휘발성 물질에 대한 달 남극의 지도를 작성하고 달에 도달한 최초의 CubeSat, 80제곱미터[860제곱피트]의 태양 돛을 사용하는 첫 번째 임무 및 과학 관찰을 위한 반사판으로 태양 돛을 사용하는 첫 번째 임무'라고 NASA 관계자는 Lunar Flashlight에 대한 온라인 설명을 작성했습니다.

돛은 또한 소멸되거나 죽은 위성이 안전하게 궤도를 이탈하도록 허용함으로써 세계에서 증가하는 우주 쓰레기 문제를 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 실제로 유럽우주국(European Space Agency)은 2014년 말까지 '고새머(Gossamer)'라고 불리는 비궤도 돛의 우주 시험을 수행하기를 희망하고 있다.

그리고 일부 연구자들은 태양 돛에 대한 더 높은 희망을 가지고 있습니다. 예를 들어 텍사스 크기의 정말 거대한 돛이 단 몇 세기 안에 우주선을 다른 항성계로 보낼 수 있음을 시사합니다. (우주 기반 레이저는 우주선이 태양에서 점점 더 멀어질수록 돛에 강력한 광선을 비추어야 합니다.)

유성체가 때때로 태양 돛을 관통하지만 그러한 충격은 돛의 성능을 매우 느리게 저하시켜야 한다고 Barnes는 말했습니다. 따라서 이 기술은 결국 엔지니어가 우주 임무를 계획하고 설계하는 방식을 변화시킬 수 있습니다.

Barnes는 '태양 돛이 바닥을 오르내리며 달리기 시작하면 우주선 설계의 새로운 패러다임 전환으로 귀결될 것입니다.'라고 Barnes는 말했습니다. '탱크에 있는 약 50킬로그램의 히드라진[110파운드] 정도의 우주선을 설계하는 대신, 이제 그 우주선과 모든 구성 요소 및 모든 시스템을 평생 추진할 수 있도록 설계해야 합니다.'

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