Cánh buồm mặt trời sắp lướt đi trong vũ trụ

IKAROS của Nhật Bản đã thả ra cánh buồm mặt trời của nó, lần đầu tiên triển khai trong không gian. JAXA, Cơ quan Thám hiểm Vũ trụ Nhật Bản, thu được kì công này bằng cách cho phi thuyền quay nhanh và xoay tròn cánh buồm tung ra bằng lực li tâm. IKAROS là phi thuyền năng lượng mặt trời đầu tiên trên thế giới.

Cánh buồm mặt trời mở ra bởi IKAROS (tên viết tắt của Phi thuyền Cánh diều Liên hành tinh Gia tốc bằng Bức xạ Mặt trời) là một tấm màng plastic tráng nhôm chỉ dày 0.0075 và phủ các tế bào mặt trời màng mỏng. Cánh buồm hoạt động qua các photon ánh sáng phản xạ khỏi cánh buồn truyền xung lượng hướng tới trước của chúng cho cánh buồm để đẩy phi thuyền gắn liền về phía trước.

Bốn tấm của cánh buồm tạo thành một hình vuông có đường chéo 20 m. Nó được triển khai bằng cách cho phi thuyền quay tròn nhanh tới 20 vòng mỗi phút, và một đã khi lật ra cánh buồm được giữ phẳng bởi chuyển động quay tròn của phi thuyền. Các bộ cảm biến đếm bụi và các dụng cụ lái điều chỉnh góc của cánh buồm về hướng Mặt trời cũng hoạt động đồng bộ với cánh buồm.

IKAROS được cấp nguồn duy nhất bởi các photon dồi dào đến từ mặt trời và không cần bất kì nguồn năng lượng nào khác hoặc chất đẩy nào, khiến công nghệ thật lí tưởng cho du hành vũ trụ cự li xa.

alt

Các tế bào mặt trời của cánh buồm còn biến đổi một phần ánh sáng thành điện năng qua hiện tượng quang điện, và trong tương lai, hệ thống này có thể dùng để cấp nguồn một động cơ. Phi thuyền trên không được cấp nguồn bởi gió mặt trời, những hạt ion hóa chuyển động chậm hơn các photon nhiều lần tạo ra một lực chỉ bằng 1% lực tạo ra bởi các photon.

IKAROS là một phi thuyền minh chứng và được thiết kế sao cho chỉ để kiểm tra xem cánh buồm mặt trời có thể hoạt động như dự tính hay không bằng cách đưa phi thuyền vào hành trình tiến về phía Kim tinh. Sau khi đi qua sao Kim trong thời gian sáu tháng, nó sẽ đi đến phần bên ngoài của Mặt trời, đến nơi vào năm 2013.

JAXA đang lên kế hoạch cho một sứ mệnh thứ hai sẽ có các động cơ ion đẩy cùng với một cánh buồn mặt trời đường kính 50 m. Sứ mệnh thứ hai này sẽ nhắm tới mục tiêu sử dụng năng lượng mặt trời để cố gắng đi tới các tiểu hành tinh Trojan đang quay xung quanh Mộc tinh.

alt

JAXA xác nhận cánh buồm mặt trời đang phát điện, nhưng có lẽ phải chờ vài tuần nữa mới xác nhận được cánh buồm đang dịch chuyển phi thuyền về phía trước vì sẽ cần một ít thời gian để tạo ra đủ xung lượng để khởi động nó lướt đi trong không gian. Gia tốc tạo ra bởi các photon thật nhỏ, nhưng nó là liên tục, không giống như lực đẩy bởi động cơ hóa học phát hỏa cho đến phi thuyền đạt tới tốc độ tới hạn thì tắt đi để tiết kiệm nhiên liệu. Một khi đã chuyển động, cánh buồm mặt trời có thể tăng tốc phi thuyền một cách liên tục và đạt tới những tốc độ cao trong một thời gian ngắn.

IKAROS được phóng lên từ Trung tâm Vũ trụ Tanegashima hôm 20 tháng 5, cùng với Tàu quỹ đạo Khí hậu Kim tinh Akatsuki.