Solsegel

Solsegel är en föreslagen metod för framdrivning av rymdfarkoster med hjälp av strålningstryck från solljus. Ordet "segel" är en analogi med båtar som använder ett segel för att utnyttja vinden för att förflytta sig. Konceptet föreslogs först på 1600-talet av Johannes Kepler. Han hade en teori om att segel kunde anpassas till "himmelska briser".

År 1865 publicerade James Clerk Maxwell sin teori om elektromagnetiska fält och strålning. Han visade att ljus (en form av elektromagnetisk strålning) kan utöva tryck på ett föremål. Detta tryck kallas strålningstryck. Detta gav en grund för vetenskapen bakom solseglet. Solstrålningen utövar ett tryck på seglet på grund av reflektion och en liten del som absorberas.

Soltrycket påverkar rymdfarkoster i rymden eller i omloppsbana runt en planet. En typisk rymdfarkost på väg till Mars, till exempel, förskjuts tusentals kilometer av soltrycket. Effekterna förutsägs i planeringen. Detta har gjorts sedan tiden för de första interplanetära rymdfarkosterna på 1960-talet. Soltrycket påverkar också farkostens orientering, en faktor som ingår i rymdfarkosternas utformning.

Begreppet solsegel användes senare i science fiction, t.ex. i Jules Vernes verk.

Hur ett solsegel (med en liten rymdfarkost) kan se ut.Zoom
Hur ett solsegel (med en liten rymdfarkost) kan se ut.

Ett 20x20 meter stort testsegelZoom
Ett 20x20 meter stort testsegel

Teorin

Tanken med ett solsegel är att använda strålningstrycket från solen för att förflytta en rymdfarkost, förmodligen med hjälp av stora speglar (stora ljusreflekterande ytor). Nackdelen med metoden är att den genererade dragkraften är mycket liten. Fördelen är att det inte behövs något drivmedel (så länge det finns ljus). Därför anses det vara ett möjligt alternativ för framtida rymdfarkoster. Hittills har endast små testversioner använts som experiment.

Den totala kraften som utövas på ett 800 gånger 800 meter stort solsegel är till exempel cirka 5 newton (1,1 lbf) på jordens avstånd från solen, vilket gör det till ett drivsystem med låg dragkraft, liknande rymdfarkoster som drivs av elektriska motorer. Eftersom det inte använder något drivmedel utövas kraften nästan konstant. Den samlade effekten över tiden är tillräckligt stor för att betraktas som ett sätt att driva rymdfarkoster.

Historia

Planerna för den första användningen av konceptet gjordes på 1970-talet av Bruce Murray och Louis Friedman, två forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien.

Den 21 maj 2010 sköt Japans rymdforskningsbyrå (JAXA) framgångsrikt upp solskeppet IKAROS (Interplanetary Kite-Craft Accelerated by Radiation Of The Sun). Den använde sig av ett solskepp i rymden mellan jorden och Venus. Detta var den första framgångsrika användningen av ett solfältssegel.

År 2010 sköt NASA upp solcellsfarkosten NANOSEL-D2. Det var den första framgången för NASA:s solfångarfarkoster.

Den 2 juli 2019 sköt Planet Society i USA upp satelliten LightSail 2, som är konstruerad med hjälp av solsegelteknik. Den lätta satelliten, sköts upp med SpaceX:s Falcon Heavy-raket från Kennedy Space Center i Florida. Detta var ett lågbudgetuppdrag som finansierades av donationer från 50 000 medlemmar. Den totala budgeten var mindre än 7 miljoner US-dollar. I slutet av juli 2019 öppnade LightSail 2 sitt solsegel. Det tog ungefär 3 minuter att göra det.

Frågor och svar

F: Vad är ett solsegel?


S: Ett solskepp (eller ljussegel eller fotonsegel) är en föreslagen metod för framdrivning av rymdfarkoster med hjälp av det strålningstryck som utövas av solljuset.

F: Vem föreslog först konceptet med ett solsegel?


S: Konceptet föreslogs först på 1600-talet av Johannes Kepler.

F: Vad publicerade James Clerk Maxwell som lade grunden för vetenskapen bakom solseglet?


S: James Clerk Maxwell publicerade sin teori om elektromagnetiska fält och strålning, som visade att ljus (en form av elektromagnetisk strålning) kan utöva ett tryck på ett föremål, så kallat strålningstryck.

F: Hur verkar solens tryck på rymdfarkoster?


S: Soltrycket verkar på rymdfarkoster i rymden eller i omloppsbana runt en planet och förskjuter dem tusentals kilometer och påverkar deras orientering.

F: När togs hänsyn till denna effekt för första gången vid planeringen av interplanetära uppdrag?


S: Detta har gjorts sedan de första interplanetära rymdfarkosterna på 1960-talet.

F: I vilka andra sammanhang har begreppet solsegel använts?


S: Begreppet solfältssegel har också använts i science fiction, t.ex. i Jules Vernes verk.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3