Na­vi­gație spația­lă cu ener­gie so­la­ră

SE PREGĂTEȘTE DE LAN­SA­RE O ASTRONAVĂ CU PÂNZE SO­LA­RE, ÎNCHIPUITĂ DE ASTRONOMI DE LA JOHANNES KE­PLER LA CARL SA­GAN.

National Geographic Romania - - Spre Viitor - TEXT: BILL NYE

ȘȘTIȚI ÎN CE FAZĂ ES­TE LU­NA ACUM? Cei mai mu­lți ha­bar nu au; în zi­ua de azi, nu prea e ne­voie să știm. Dar pe când nu exis­tau lu­mini pe stra­dă și be­curi pes­te tot, lu­mea ur­mă­rea cu gri­jă ce­rul no­pții. Așa că, în 1607, când a apă­rut o co­me­tă foar­te lu­mi­noa­să, oa­me­nii au fost spe­riați și fas­ci­nați.

Astro­no­mul ger­man Johannes Ke­pler s-a gândit mult la ce a vă­zut în anul ace­la. A con­chis că, pro­ba­bil, coa­da spec­ta­cu­loa­să a cor­pu­lui că­ru­ia azi îi spu­nem co­me­ta Hal­ley (nu­mi­tă du­pă sa­van­tul en­glez Edmond Hal­ley, ca­re i-a cal­cu­lat or­bi­ta) apă­rea pen­tru că ra­ze­le soa­re­lui eva­po­rau sau des­prin­de­au cum­va ma­te­rial de pe su­pra­fața co­me­tei. Ke­pler și-a ima­gi­nat ex­plo­ra­rea pei­sa­je­lor ste­la­re: „Da­că se vor afla co­ră­bii sau pânze po­tri­vi­te pen­tru vântu­ri­le ce­ru­ri­lor, vor fi și oa­meni ca­re nu se vor da în lă­turi nici mă­car de la întin­de­rea ace­as­ta vas­tă”, scria el.

În fond, în se­co­le­le al XVI-lea și al XVII-lea, co­ră­bi­i­le erau des­tul de obișnu­i­te și le mâna vântul, cre­at și el, în

par­te, de căl­du­ra soa­re­lui. Ke­pler a trăit într-o pe­ri­oa­dă is­to­ri­că în ca­re, mu­lțu­mi­tă lui Ni­co­laus Co­per­nic, ome­ni­rea a înțe­les că se află pe o pla­ne­tă ca­re or­bi­te­a­ză în ju­rul unei ste­le. De ace­ea, poa­te era fi­resc să-și închi­pu­ie oa­meni na­vi­gând prin ce­ru­ri­le înste­la­te.

Mie, când asis­tam la cur­su­ri­le de astro­no­mie ale lui Carl Sa­gan la Uni­ver­si­ta­tea Cor­nell în 1977, na­vi­gația prin spațiu mi se pă­rea ab­so­lut na­tu­ra­lă. Sa­gan des­cria în cu­lori vii un ve­hi­cul ca­re să fun­cți­o­ne­ze sub con­strânge­ri­le gra­vi­tați­ei și ale me­ca­ni­cii or­bi­te­lor, dar ca­re să plu­te­as­că prin­tre ste­le. Ar fi na­vi­gat pe oce­a­nul cos­mic, mânat de fo­rța lu­mi­nii ste­la­re, în vas­ti­ta­tea spați­u­lui.

Vi­sul con­tu­rat de pro­fe­so­rul nos­tru de­vi­ne re­a­li­ta­te mu­lțu­mi­tă ce­lui mai ma­re ONG spațial, Pla­ne­ta­ry So­ci­e­ty, co-fon­da­tă de Sa­gan în 1980 (și con­du­să în pre­zent de mi­ne). În iu­nie 2015, so­ci­e­ta­tea și-a tes­tat pro­pri­ul ve­hi­cul spațial, fi­na­nțat de pu­blic și ali­men­tat cu lu­mi­nă, Li­ghtSail 1. Când va ple­ca la ti­par ar­ti­co­lul aces­ta, noi ne vom pre­gă­ti de lan­sa­rea din toam­nă a suc­ce­so­ru­lui său, Li­ghtSail 2, ca­re va fi pla­sat pe or­bi­ta te­res­tră de ra­che­ta Spa­ceX Fal­con He­a­vy.

LA VREO TREI SECOLE du­pă pri­me­le scri­eri ale lui Ke­pler des­pre na­vi­gația so­la­ră, cer­ce­tă­to­rii au des­co­pe­rit că lu­mi­na es­te ener­gie pu­ră – pro­pri­e­ta­tea ace­ea din na­tu­ră ca­re fa­ce lu­cru­ri­le să fun­cți­o­ne­ze, să se de­pla­se­ze sau să se întâmple. În zi­ua de azi, știm exact câtă ener­gie co­nți­ne fi­e­ca­re pa­chet de lu­mi­nă, nu­mit fo­ton. Fo­to­nii nu au ma­să de­loc, dar co­nțin ener­gie ci­ne­ti­că.

Pro­ba­bil ne dăm se­a­ma cu toții că bi­la de bow­ling în mișca­re are ener­gie ci­ne­ti­că, pe ca­re o tran­sfe­ră po­pi­ce­lor. Când le lo­vește, ele cad și tu acu­mu­le­zi punc­te. Mai mult, da­că ai avea ghi­ni­o­nul să te iz­be­as­că în coas­te o min­ge de bow­ling (cum am pățit eu la o emi­si­u­ne pen­tru co­pii), i-ai si­mți ener­gia ci­ne­ti­că foar­te in­tens.

Dim­po­tri­vă, ener­gia ci­ne­ti­că a lu­mi­nii es­te un con­cept străin de ex­pe­ri­e­nța noas­tră obișnu­i­tă: când ieși la soa­re, nu si­mți că lu­mi­na lui ar avea fo­rța să te împin­gă de co­lo-co­lo. Pu­te­rea lu­mi­nii, mai pre­cis a unui sin­gur fo­ton, es­te mi­nus­cu­lă – așa că pe Pă­mânt pre­si­u­nea so­la­ră, cum i se spu­ne, se pi­er­de prin­tre ce­le­lal­te fo­rțe și pre­si­uni per­ce­pu­te, ca fri­cți­u­nea și gra­vi­tația.

Dar da­că am pu­tea ex­ploa­ta ener­gia unui nu­măr enorm de fo­toni și nu ne-ar reți­ne ni­mic? Nu știm de­cât un loc un­de pu­tem scă­pa de fo­rța de fre­ca­re și de gra­vi­tație: în spațiu.

Din anii ’20, oa­me­nii și-au tot ima­gi­nat na­ve spația­le cu o ma­să atât de mi­că și un vo­lum atât de ma­re încât pre­si­u­nea fo­to­ni­lor să le împin­gă prin spațiu așa cum împing mo­le­cu­le­le de gaz (ae­rul) co­ră­bi­i­le pe mări.

Na­vi­gația so­la­ră es­te ele­gan­tă nu doar prin con­cept, ci și prin efi­ci­e­nță. Oda­tă ajuns pe or­bi­tă, ve­hi­cu­lul nu mai are ne­voie de com­bus­ti­bil. Fo­rța de pro­pul­sie es­te foar­te sla­bă – de-abia 9 μN/m2 de pânză lu­ci­oa­să – dar, spre de­o­se­bi­re de un mo­tor de ra­che­tă con­venți­o­na­lă, nu ră­mâne ni­ci­o­da­tă fă­ră com­bus­ti­bil. Soa­re­le stră­lu­cește tot tim­pul, așa că stro­pul de ener­gie pe ca­re îl asi­gu­ră în fi­e­ca­re se­cun­dă se tot acu­mu­le­a­ză.

Ia­tă cum va zbu­ra Li­ghtSail 2. Ve­hi­cu­lul nos­tru spațial va fi, pen­tru înce­put, doar de mă­ri­mea unei

pâini: 10 x 10 x 30 cm, o di­men­si­u­ne stan­dard pen­tru sa­te­liții cu­bici din zi­ua de azi, nu­miți Cu­beSats. E amu­zan­tă ide­ea că, din mo­ment ce pe or­bi­ta te­res­tră nu exis­tă aer mai de­loc, ve­hi­cu­lul nu are ne­voie să ai­bă for­me cur­gă­toa­re, ae­ro­di­na­mi­ce.

În niște mici com­par­ti­men­te ale sa­le se vor afla pânze foar­te lu­ci­oa­se; pe or­bi­tă, aces­tea se vor des­pă­turi, for­mând un pă­trat cu la­tu­ra de pes­te 5,5 m. În timp ce lu­mi­na so­la­ră împin­ge pânze­le, echi­pa de con­trol de la sol poa­te te­le­co­man­da mi­nus­cu­le­le mo­toa­re elec­tri­ce să ro­te­as­că ve­hi­cu­lul ast­fel încât să ai­bă pânze­le per­pen­di­cu­la­re pe ra­ze­le soa­re­lui, apoi din nou pa­ra­le­le, cu fi­e­ca­re or­bi­ta­re.

Na­va se va com­por­ta exact ca o co­ra­bie cu pânze, doar că în spațiu, împin­să di­rect de lu­mi­na so­la­ră. Și în loc să fie con­stru­i­tă într-un șan­ti­er na­val enorm, Li­ghtSail es­te asam­bla­tă în la­bo­ra­toa­re mici de pe us­cat, din Ca­li­for­nia (dar cu ac­ces la zo­ne de surf foar­te bu­ne).

ÎN TIM­PUL MISIUNII NOAS­TRE cu Li­ghtSail 2, an­ti­ci­păm o crește­re a ener­gi­ei or­bi­ta­le ast­fel încât mi­ca noas­tră na­vă no­bi­lă va ur­ca pe o or­bi­tă tot mai înal­tă. Spe­răm că ne va tri­mi­te ima­gini su­per­be cu ea și cu Pă­mântul de de­de­subt. Și sun­tem con­vi­nși că va adu­ce pro­gre­se fun­da­men­ta­le în teh­no­lo­gia zbo­ru­lui spațial. Mi­si­u­ni­le Li­ghtSail fac par­te din­tr-un efort glo­bal de a re­du­ce cos­tul ex­plo­ră­rii spația­le pen­tru a fa­ce po­si­bi­le mi­si­uni ca­re alt­fel ar fi fost mult prea cos­ti­si­toa­re sau chiar im­po­si­bi­le.

De exem­plu: din când în când, soa­re­le ex­pul­ze­a­ză o can­ti­ta­te enor­mă de ener­gie, eveni­ment nu­mit eje­cție de ma­să co­ro­na­ră sau EMC. Șu­voai­e­le de par­ti­cu­le cu încăr­că­tu­ră elec­tri­că pot dis­tru­ge com­po­nen­te­le elec­tro­ni­ce ale sa­te­liți­lor și se de­pla­se­a­ză foar­te re­pe­de prin spațiu – dar nici pe de­par­te la fel de re­pe­de ca fo­to­nii.

Du­pă cum a ob­ser­vat și Ke­pler, un obi­ect aflat pe o or­bi­tă strânsă în ju­rul Soa­re­lui se de­pla­se­a­ză mai re­pe­de de­cât unul de pe o or­bi­tă mai înde­păr­ta­tă, din cau­za atra­cți­ei gra­vi­tați­o­na­le a ste­lei. Da­că am încer­ca să înscri­em un sa­te­lit pe or­bi­tă la ace­e­ași dis­ta­nță de Soa­re ca Ve­nus, de exem­plu, și am vrea să ți­nă pa­sul cu Pă­mântul... în fi­ne, nu ar avea cum. Ar că­dea efec­tiv în Soa­re. Pen­tru a ră­mâne pe o ase­me­nea or­bi­tă, na­va ar avea ne­voie de o altă fo­rță con­stan­tă ca­re să o tra­gă în afa­ră. Pânza so­la­ră ar asi­gu­ra vec­to­rul aces­ta con­ti­nuu, iar in­stru­men­te­le de la bord ar pu­tea să de­tec­te­ze ori­ce EMC și să ne tran­smi­tă un sem­nal de aver­ti­za­re. Noi am ma­ne­vra sa­te­liții din apro­pi­e­re, de pe or­bi­ta te­res­tră, ca să-i întoar­cem cu spa­te­le la flu­xul

SPE­RĂM CĂ LI­GHTSAIL 2

NE VA TRI­MI­TE IMA­GINI

SPLENDIDE. ȘI SUN­TEM

CON­VI­NȘI CĂ VA ADU­CE

PRO­GRE­SE FUN­DA­MEN­TA­LE

ÎN TEH­NO­LO­GIA ZBO­RU­LUI

SPAȚIAL.

de par­ti­cu­le – și ast­fel aces­te ve­hi­cu­le spația­le ese­nția­le ar su­feri pa­gu­be mi­ni­me.

Cu ace­e­ași me­to­dă a na­vi­gați­ei so­la­re, am pu­tea tri­mi­te pe or­bi­tă o na­vă cu te­les­coa­pe în in­fra­roșu ca­re să se ro­te­as­că în ritm cu Pă­mântul. Ace­as­ta și-ar pu­tea ori­en­ta te­les­co­pul ter­mo­sen­si­bil în di­re­cția opu­să Soa­re­lui pen­tru a cer­ce­ta întu­ne­ri­cul înghețat al spați­u­lui și a de­tec­ta, poa­te, lu­mi­na unui aste­roid pe­ri­cu­los, aflat pe un curs de co­li­zi­u­ne cu pla­ne­ta noas­tră. Sau am pu­tea pla­sa un ve­hi­cul cu na­vi­gație so­la­ră într-un punct aproa­pe fix dea­su­pra Po­lu­lui Nord sau Sud pen­tru a mo­ni­to­ri­za vre­mea și cli­ma. Na­vi­gația so­la­ră es­te o teh­no­lo­gie fan­tas­ti­că și de-abia fa­ce pri­mii pași.

Să ne gândim la lu­mea mo­der­nă și la in­flue­nța enor­mă a ex­plo­ră­rii. Ecra­nul sau hârtia de pe ca­re ci­tiți, mași­na pe ca­re o con­du­ceți, avi­o­nul sau tre­nul cu ca­re că­lă­to­riți, hra­na pe ca­re o mâncați și hai­ne­le pe ca­re le pur­tați exis­tă pen­tru că stră­moșii noștri au gă­sit un mod de a na­vi­ga pe oce­a­nul fă­ră re­pe­re... pe con­ti­nen­te­le ne­car­to­gra­fia­te... prin in­fi­ni­ta­tea spați­u­lui.

Mi­si­u­nea noas­tră, la Pla­ne­ta­ry So­ci­e­ty, es­te să fa­cem pro­gre­se în ști­i­nța și ex­plo­ra­rea spați­u­lui. Ma­jo­ri­ta­tea pă­mânte­ni­lor își trăi­esc viața fă­ră să se gânde­as­că prea mult la spațiu – dar când ne gândim la el, sun­tem ca­pa­bi­li de reuși­te mă­rețe. Invi­tând ce­tățe­nii pla­ne­tei să joa­ce un rol în mi­si­u­ni­le Li­ghtSail – să su­sți­nă fi­na­nța­rea proi­ec­te­lor ști­i­nți­fi­ce, să par­ti­ci­pe la eveni­men­te­le Pla­ne­ta­ry So­ci­e­ty, să se înscrie la new­slet­ter pen­tru a pri­mi știri des­pre lan­sări –, le dăm oca­zia să fa­că par­te din vi­i­tor, să de­mo­cra­ti­ze­ze spați­ul și să ne aju­te pe toți să că­pă­tăm o no­uă și im­por­tan­tă per­spec­ti­vă asu­pra cos­mo­su­lui și a lo­cu­lui nos­tru în el. Că­tre ste­le!

Bill Nye, in­gi­ner me­ca­nic, es­te di­rec­tor exe­cu­tiv al Pla­ne­ta­ry So­ci­e­ty și ex­pert în se­ria­lul Na­ti­o­nal Ge­o­grap­hic MARTE (se­zo­nul 2 înce­pe pe 13 noi­em­brie). Es­te gaz­da emi­si­u­nii de pe Net­flix Bill Nye sal­ve­a­ză lu­mea și au­tor de bes­tsel­ler-uri; car­tea lui Eve­ryt­hing All at Once apa­re în ediție ne­car­to­na­tă lu­na ace­as­ta. Emi­si­u­nea lui dis­tin­să cu pre­mi­ul Emmy, Bill Nye, ti­pul de la ști­i­nță, a fă­cut cu­noști­nță ge­ne­rați­ei ’80-’90 cu ști­i­nța și in­gi­ne­ria.

Newspapers in Romanian

Newspapers from Romania

© PressReader. All rights reserved.