Slnečná plachetnica

Slnečná plachetnica je kozmické plavidlo, ktoré je poháňané tlakom dopadajúceho slnečného, alebo prípadne aj iného žiarenia na veľkú odrazovú plochu. Pretože plocha musí byť čo najväčšia, pripomína plachtu. Kozmické plavidlo je potom urýchľované v smere normály k plachte podobne, ako vietor poháňa klasické námorné plachetnice. Nakláňaním plachty možno regulovať zrýchlenie a smer letu. Vďaka fyzike letov na obežnej dráhe je možné letieť aj smerom k Slnku, stačí iba spomaliť.

Umelecké stvárnenie plachetnice Cosmos 1 obiehajúcej okolo Zeme.

Pretože tlak žiarenia je veľmi malý, je veľmi malé tiež zrýchlenie, pôsobí však neustále a to bez pohonných hmôt. Pre dosiahnutie využiteľného zrýchlenia okolo 1 mm·s⁻² je potrebná veľkosť plachty rádovo stovky metrov až kilometrov pri veľmi malej hmotnosti plachty.

Je potrebné zdôrazniť, že plachetnica nie je poháňaná slnečným vetrom, ale v podstate iba žiarením. Tlak častíc slnečného vetra je asi 10 000-krát menší.

Plachetnica je vhodná najmä pre medziplanetárne lety a pre vysoké dráhy nad Zemou, a to skôr s ľahším nákladom. Nedá sa použiť pre štart zo Zeme a je veľmi nevhodná pre nízke obežné dráhy.

Prvé zmienky o možnosti „plachtenia“ sú už u Johannesa Keplera, neskôr u J. Verna, v 60. rokoch bola predstava plachty spopularizovaná Cordwainerom Smithom v poviedke The Lady who Sailed the Soul (1960) a Arthurom Charlesom Clarkom v poviedke The Wind from the Sun (1972).

Pokus o vypustenie slnečnej plachetnice Cosmos 1 21. júna 2005 sa nevydaril.

Tlak slnečného žiarenia

Sila na plachte vyplýva z odrazu fotónového toku

Slnečné žiarenia (slnečná konštanta) E=1361 W/m2 pri 1 au (vzdialenosť Zeme-Slnka) v znení revízie z roku 2011[1]:

p = E/c [2]

p - tlak slnečného žiarenia Pa

E - slnečné žiarenie W/m²

c - rýchlosť svetla m/s

dokonalá absorpcia: p = 4,54 μN na meter štvorcový (4,54 μPa) v smere dopadajúceho lúča (neelastická kolízia)

dokonalá odrazovosť: p = 9,08 μN na meter štvorcový (9,08 μPa) v smere kolmom na povrch (pružná kolízia)

Výsledná sila pre dokonale odrazovú plachtu [3]

F = 2 E/c S cos² θ / R²

S - plocha plachty m²

θ - uhol dopadu svetla na plachtu, meraný od kolmice k plachte

R - vzdialenosť Slnko - plachetnica v au

Tlak slnečného žiarenia dokonale odrazového materiálu pri kolmom dopade (θ = 0)
Vzdialenosť od Slnka	Tlak slnečného žiarenia μPa (μN/m²)
0.20 AU	227
0.39 AU (Merkúr	60.6
0.72 AU (Venusša)	17.4
1.00 AU (Zem)	9.08
1.52 AU (Mars)	3.91
3.00 AU (asteroid)	1.01
5.20 AU (Jupiter)	0.34

Iné projekty

Commons ponúka multimediálne súbory na tému Slnečná plachetnica

Externé zdroje

Jiří Hofman, Aldebaran: Slnečné plachtenie (po česky)
Aleš Holub, Encyklopedie kosmonautiky: Slunčná plachetnica (po česky)
Amatérská slnečná plachetnica? (po česky)

Referencie

KOPP, Greg; LEAN, Judith L.. A new, lower value of total solar irradiance: Evidence and climate significance. Geophysical Research Letters, 2011, roč. 38, čís. 1. Dostupné online [cit. 2019-07-10]. ISSN 1944-8007. DOI: 10.1029/2010GL045777. (po anglicky)
Relativistic Momentum [online]. hyperphysics.phy-astr.gsu.edu, [cit. 2019-07-10]. Dostupné online.
McInnes, C. R. and Brown, J. C. (1989) Solar Sail Dynamics with an Extended Source of Radiation Pressure, International Astronautical Federation, IAF-89-350, October

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[1] KOPP, Greg; LEAN, Judith L.. A new, lower value of total solar irradiance: Evidence and climate significance. Geophysical Research Letters, 2011, roč. 38, čís. 1. Dostupné online [cit. 2019-07-10]. ISSN 1944-8007. DOI: 10.1029/2010GL045777. (po anglicky)

[2] Relativistic Momentum [online]. hyperphysics.phy-astr.gsu.edu, [cit. 2019-07-10]. Dostupné online.

[3] McInnes, C. R. and Brown, J. C. (1989) Solar Sail Dynamics with an Extended Source of Radiation Pressure, International Astronautical Federation, IAF-89-350, October