Sonda poháňaná slnečným vetrom: Realita či sci-fi?

Možno už v nasledujúcej dekáde by mohla medzihviezdnym priestorom ohromnou rýchlosťou putovať robotická sonda s pohonom na slnečný vietor.

Veda a zdravie

Vesmírne plachetnice poháňané slnečným vetrom môžu niekomu pripadať ako utopická a vzdialená vízia, ktorá patrí skôr do sci-fi románov než na stránky serióznych vedeckých časopisov. Ale nie je to celkom pravda. Solárne plachetnice sú totiž realita už niekoľko rokov.

Začiatky

Prvá sa dostala na obežnú dráhu v máji 2010. Nešlo pritom iba o odskúšanie novej technológie, japonská vesmírna plachetnica Ikaros sa totiž spolu so sondou Akatsuki vydala rovno k Venuši a potom mala zamieriť na trojročný trip okolo Slnka. Sonda síce svoj cieľ minula, no technológia solárnych plachetníc preukázala svoju životaschopnosť a Ikaros bol činný až do marca 2013.

V januári tohto roku sa mala do vesmíru vydať solárna plachetnica Sunjammer, projekt realizovaný v spolupráci NASA a spoločnosti Sunjammer však pozastavili pre bližšie nešpecifikované technické problémy.

Neznamená to, že by americká vesmírna agentúra rezignovala na celý projekt solárnych plachetníc. Práve naopak. Oprášila ho v podstatne ambicióznejšej podobe a s využitím výsledkov, ku ktorým už dospeli Európania.

Vedci pracujú na projekte elektrickej plachetnice (e-sail) s novým hnacím systémom úplne odlišným od solárnych plachetníc, s ktorými sa experimentovalo doteraz. Tie využívali na pohyb tlak slnečného žiarenia. Mali by byť vybavené veľkou a extrémne reflexívnou plochou – plachtou - schopnou odrážať slnečné žiarenie, teda fotóny, ktoré na ňu dopadajú, konkrétnym smerom.

Tlak dopadajúcich fotónov ju urýchľuje a umožňuje jej pohyb, pričom plachta môže mať nastaviteľnú priehľadnosť alebo sklon, čo je dôležité pre jej manévrovateľnosť.

Alternatívny pohon

E-sail je však trochu odlišná a reflexívnu plachtu s priemerom v desiatkach až stovkách metrov nepotrebuje. Namiesto toho bude využívať desať až dvadsať lán s dĺžkou od jedného do dvadsať kilometrov, ktoré budú navyše extrémne tenké. Ich priemer bude iba 25 mikrónov, takže budú o polovicu tenšie než bežný ľudský vlas.

Sonda bude možno rotovať, aby boli neustále napnuté. Budú niesť kladný náboj a budú orientované v smere solárneho vetra. Výsledkom je, že do nich bude narážať prúd protónov a keďže rovnako nabité častice sa odpudzujú, sonda sa bude radiálne vzďaľovať od Slnka, pričom môže dosiahnuť pomerne veľkú rýchlosť - 100 až 150 km/s. To je v prepočte približne 360- až 540-tisíc kilometrov za hodinu.

To znamená, že za rok dokáže prekonať vzdialenosť približne 20 až 30 astronomických jednotiek (AU). Aby bolo možné predstaviť si túto rýchlosť názornejšie: AU znamená vzdialenosť Zem - Slnko, čo je približne 150 miliónov kilometrov.

Najvzdialenejším ľudským objektom vo vesmíre je momentálne sonda Voyager 1, ktorá doteraz prekonala vzdialenosť 134 AU. Na ceste je však od roku 1977, teda takmer štyri dekády. Sonda vybavená inovatívnym solárnym pohonom by bola skoro desaťnásobne rýchlejšia.

Zásadný problém

Problém je, že táto technológia nie je úplne bez nedostatkov. Sonda by potrebovala takzvanú elektrónovú dýzu (electron gun), ktorá by zabezpečila, že tenké laná zostanú kladne nabité, bez nej pohon po čase zlyhá. Odborníci si nie sú istí, koľko energie by na svoj chod potrebovala. Zatiaľ existujú dve teoretické riešenia, no s protichodnými výsledkami. Podľa jedného by si sonda dokázala vyrobiť dostatok energie, podľa druhého je to vylúčené. Približne rok až dva budú trvať experimenty v plazmovej komore, ktoré by mali do tohto problému vniesť viac svetla. Ak potvrdia, že technológia môže fungovať, všetko ostatné je vyvinuté tak, aby sa takáto extrémne rýchla robotická sonda na svoju prvú cestu mohla vydať niekedy medzi rokmi 2025 až 2030. Reálne sa totiž na nej pracuje už od začiatku nového storočia, najďalej pokročili Fíni z Kumpula Space Centra. Väčšina ďalších projektov sa aj pre tieto ťažkosti zameriava skôr na klasické solárne plachetnice využívajúce reflexívnu plachtu. ESA napríklad pracuje na projekte solárnej plachetnice, nazvanom Gossamer. Podľa jej predstaviteľov by sa zariadenie dalo využiť na efektívne a lacné sťahovanie menších vyslúžilých satelitov do atmosféry. Na vývoji solárnej plachetnice s názvom LightSail-1 pracuje aj spoločnosť Planetary Society. Slúžiť by mala na monitorovanie Slnka a neskôr na prieskum slnečnej sústavy. Konkrétnejšie údaje o tom, kedy by sa mohla dostať do vesmíru, zatiaľ nie sú známe. V každom prípade to vyzerá tak, že technológia solárnych plachetníc a e-sail sa pomaly, ale isto presúvajú zo sféry sci-fi do reality a v budúcnosti by práve takto vybavené vesmírne lode mohli výrazne uľahčiť a predovšetkým zlacniť prieskum blízkeho i vzdialenejšieho vesmíru.

Veda a zdravie