|
|
سبد خرید ( 0 )
|
مقایسه ( 0 )
|
لیست استعلام ( 0 )
آخرین اخبار
آخرین مقالات
معرفی شرکت Testo
شنبه، 09 دی، 1396
معرفی شرکت Pepperl + Fuchs
چهارشنبه، 12 مهر، 1396
معرفی شرکت Sick
سه شنبه، 11 مهر، 1396
اندازه گیری مقاومت الکترود زمین (بخش دوم)
شنبه، 01 مهر، 1396
معرفی شرکت Han Seung
سه شنبه، 31 مرداد، 1396
آرشیو مقالات ...

آیا در فضا، انکسار جایگزین انعکاس خواهد شد!!؟

متن خبر:


بهترین راه برای سفر در منظومه شمسی یا حتی فراتر از آن چیست؟ شناخته شده ترین گزینه راکت های فضاپیمای متداول هستند که اکنون دهه ها است به فضا پرتاب می شوند. اما پرسش این جاست که از چه طریق دیگری می توان به سفر فضایی رفت. در عصر حاضر، بادبان های خورشیدی انتخاب دومی برای کاوشگران فضا هستند. بادبان های خورشیدی نوعی منبع تأمین کننده نیروی محرکه برای فضاپیماها هستند که انرژی خود را از نور خورشید دریافت می کنند. به عبارتی دقیق تر، بادبان های بزرگ و نازکی هستند که با انرژی حاصل از فشار تابش های خورشیدی نیروی پیش رانش فضاپیماها را فراهم می کنند. فشار تابش های خورشیدی اندک فشاری است که نور خورشید بر هر چیزی که به آن برخورد می کند وارد می آورد. استفاده از این تکنیک یادآور کشتی های بادبانی قدیمی است که با بهره گیری از انرژی باد اقیانوس ها را در می نوردیدند.

موشک ها یا راکت ها با نیروی پرتابی ناشی از موتور درون سوز به هوا پرتاب می شوند، در حالی که یک بادبان خورشیدی فقط با نوری که از خورشید به آن می رسد فضاپیما را به حرکت وا می دارد. شاید برای بسیاری از ما چنین چیزی عجیب باشد، اما علم فیزیک به راحتی آن را توضیح می دهد: نور از بسته هایی از انرژی که «فوتون» نام دارند تشکیل شده است. فوتون ها مانند ذرات اتم عمل می کنند، با این تفاوت که انرژی بیشتری دارند. زمانی که پرتو نور به سطحی آینه مانند برخورد می کند، فوتون هایش منعکس می شوند و برمی گردند، درست مثل توپی که پس از اصابت به دیوار از آن فاصله می گیرد. فوتون ها دو بار نیروی حرکتی آنی (momentum)خود را به سطح منتقل می کنند؛ یک بار با برخورد نخست و بار دیگر طی منعکس شدن از آن. در نتیجه سطحی که در معرض برخورد نور قرار گرفته با جریان مداوم فوتون های انعکاسی به جلو رانده می شود.

این همان فرایندی است که در بادبان های خورشیدی انعکاسی (reflective)اتفاق می افتد. هر چه بادبان ها بیشتر در معرض تابش مستقیم خورشید قرار داشته باشند، فوتون های بیشتری آن ها را به رگبار می بندند و از سطح درخشان آن ها منعکس می شوند. در نتیجه با پیوستگی و تداوم بیشتری حرکت می کنند.

اما اکنون ناسا یک گام جلوتر رفته است و در حال سرمایه گذاری روی نسل جدیدی از بادبان های خورشیدی است. در این بادبان های خورشیدی نوین به جای انعکاس نور، از پدیده شکست نور یا انکسار استفاده می شود. ناسا در دو سال آینده امکان پذیر بودن به کارگیری «بادبان های انکساری» را مورد مطالعه قرار خواهد داد.

اکنون بشر عصر تازه ای از سفرهای فضایی را آغاز کرده است که از فشار تابش های خورشیدی برای به حرکت در آوردن پرده های غشایی بزرگ، یعنی همان بادبان های خورشیدی بهره می برد. ایده ای که طی ۱۰۰ سال گذشته مورد تأیید قرار گرفته استفاده از بادبان های خورشیدی انعکاسی است. این بادبان ها در واقع روکشی فلزی هستند که روی لایه ای نازک از پلیمر کشیده شده اند و در فضا برافراشته می شوند. اما علاوه بر نیروی انعکاسی، می توان از قانون شکست نور نیز برای تأمین نیروی حرکتی آن ها استفاده کرد. دانشمندان ناسا معتقدند که یک بادبان خورشیدی انکساری در مقایسه با یک بادبان انعکاسی به طرز کارآمدتری عمل می کند و بهتر می تواند گرمای خورشید را تحمل کند. این بادبان ها شفاف هستند، بنابراین گرمای زیادی را به خود جذب نمی کنند. با این وصف، مشکل مدیریت گرما که در به کارگیری یک سطح فلزی مطرح می شود در مورد بادبان های انکساری وجود ندارد.در پدیده انکسار، موج نور به میزان کمی به دور یک شیء یا یک مانع خم می شود. اما هنگامی که انعکاس رخ می دهد، موج نور از روی شیء یا مانع پرش می کند. انکسار نور یک اثر رنگین کمانی ایجاد می کند که همه ما آن را روی سی دی ها یا هولوگرام کارت های اعتباری دیده ایم.

بادبان های خورشیدی نسل جدید ناسا هم این اثر رنگین کمانی را از خود نشان خواهند داد. برای ساخت آن ها قرار است از غشاهای نوری از جنس فراماده یا مواد هوشمند استفاده شود. مواد هوشمند با ویژگی های ارتقاء یافته ساخته شده اند و می توانند محرک های بیرونی از قبیل فشار، دما، رطوبت، pHو میدان های الکتریکی یا مغناطیسی را دریافت کنند و متناسب با آن ها فعال شوند. این ویژگی ها در نسخه معادل این مواد که در طبیعت ساخته می شوند وجود ندارد.

کاربرد فراماده در بادبان های خورشیدی انکساری نه فقط باعث کمتر شدن جرم آنها می شود، بلکه کمک می کند تا هدایت آن ها به جای اعمال نیروی مکانیکی، از طریق اثر الکترواپتیک (Electro-Optics) پرتوهای لیزری صورت گیرد. این امر سبب می شود که بادبان ها کارایی بهتری داشته باشند و در مقابل شکستگی مقاوم تر باشند. مواد هوشمند به کار رفته در بادبان های خورشیدی سبب می شوند که انرژی خورشیدی در چارچوب شبکه انکسار نور به دام بیافتد. بدین ترتیب، از مقدار معینی نور می توان انرژی بسیار بیشتری جمع آوری و ذخیره کرد.

اما یک سفر فضایی در فضاپیمایی که نیروی پیش رانش آن از بادبان خورشیدی انکساری تأمین می شود چه زمانی امکان پذیر خواهد شد؟ ناسا درصدد است دسته ای از این بادبان های خورشیدی نسل جدید را دور تا دور خورشید مستقر کند تا یک نمای ۳۶۰ درجه از این ستاره سوزان به دست آید. این کار هرگز انجام نشده است، اما ناسا می خواهد برای نخستین بار چنین تصویر بی نظیری از خورشید بردارد. از آن جا که این بادبان های رنگین کمانی بهتر از بادبان های فلزی ـ پلیمری موجود در مقابل حرارت خورشید مقاومت می کنند، حتی می توان آن ها را در نزدیکی دو قطب خورشید استقرار داد.

در حال حاضر، کاوشگر خورشیدی «پارکر» که نوعی کاوشگر روباتیک پیشرفته و در عین حال قدیمی است در حال گردش به دور خورشید به سر می برد و با هر بار گردش به آن نزدیک تر می شود. این کاوشگر همچنان فاصله خود را با خورشید کمتر خواهد کرد، اما مشخص نیست تا چه حد قرار است به آن نزدیک شود. شکی نیست که بادبان خورشیدی نسل جدید ناسا که مرحله ساخت را پشت سر می گذارد بیشتر از کاوشگر پارکر به گوی آتشین منظومه شمسی نزدیک خواهد شد و مدت زمان بیشتری را هم در آن جا خواهد ماند. این بهترین فرصت تاریخی برای دانشمندان ستاره شناس خواهد بود تا بتوانند اطلاعات ارزنده و بی سابقه ای درباره خورشید به دست آورند.

اگر فناوری بادبان های خورشیدی انکساری به واقعیت تبدیل شود، کاوش های روباتیک در سیارات، ماه ها و دیگر اجرام منظومه شمسی نیز متحول خواهند شد و شاید روزی سفرهای جسورانه تری به ستاره ای غیر از خورشید آغاز شوند.

آمار مربوط به این مطلب:
تعداد بازدید:29
نظرات
در این رابطه هیچ نظری توسط کاربران نوشته نشده است
بازگشت