Handlinger tilknyttet webside

Solsejl

Impuls

Impuls er et mål for, hvor meget bevægelsesenergi et objekt har.

Sammenligner man en myg og en bil, der begge rejser med 5 m/s, så vil bilen have langt større impuls, og det gør derfor noget mere ondt at blive ramt af bilen end myggen.

Impulsen p er givet ved:

p = m v

m er massen
v er hastigheden

Fotoner er masseløse, men der gælder at

p = E/c

hvor c er lysets hastighed og E er fotonens energi, som igen er givet ved

E=h f

hvor h er Plancks konstant og f er lysets frekvens

Jorden blev i sin tid udforsket med sejlskibe, og måske kan vi udforske de nærmeste stjerner på samme måde. I rummet vil det dog ikke være vind, der skubber på sejlene, med derimod lyset fra stjernerne.

Et rumskib drevet af solsejl udnytter, at lys består af partikler - kaldet fotoner - som skubber til sejlet. At fotoner kan overføre energi, er ingen hemmelighed. Det er nemlig, hvad der sker, når man en varm sommerdag bliver solbrændt.

Noget, som måske virker mere underligt, er, at de også kan overføre bevægelsesenergi eller impuls. Det foregår på den måde, at når fotonerne rammer solsejlet, bliver de kastet tilbage, og dermed afleverer hver foton et lille skub til sejlet.

Solsejl er enorme reflekterende sejl, som kan trække et rumskib uden brug af brændstof. De er derfor egnede til længere missioner samt til missioner, hvor der kræves rigtig meget energi, som f.eks. en rejse til Merkur.

Sejl tyndere end hår

Solsejl

Solsejl skal være reflekterende og samtidigt uhyre tynde, 40 til 100 gange tyndere end et stykke papir. Et solsejl skal også kunne overleve at blive foldet ud, samt at blive gennemboret af små asteroider og støvkorn i rummet.

NASA har eksperimenteret med en tynd plastik film kaldet Mylar, beklædt med aluminium for at gøre det reflekterende. Denne kombination er både stærk, fleksibel og meget let.

Illustration af et solsejl, NASA har
arbejdet på. Det er dog endnu ikke opsendt.

 

Større end Anholt

Diameteren af et solsejl kan være alt fra nogle få meter og op til flere kilometer. Jo større sejlet er, jo flere fotoner kan det reflektere. Sejlets størrelse skal dog passe til missionen, det giver ikke meget mening af lave et enormt sejl hvis man blot vil til Mars, hvorimod en tur til den nærmeste stjerne kunne kræve et på flere kilometer i diameter.

Fold-ud master

Ligesom et sejlskib på havet skal have en mast til at fastgøre sejlet, så skal et solsejl også holdes fast, så det kan forblive udstrakt. Masterne skal kunne foldes sammen, hvis de skal opsendes fra Jorden. Alt lige fra oppustelige master til komplicerede sammenklappelige gittermaster er under udvikling, men indtil vi kan bygge de store solsejl i rummet, er vi begrænsende af, hvor meget plads der er ombord på den raket, der skal opsende rumskibet.

Fleksible muligheder

Fordi solsejl ikke kræver brændstof som raketter, kan de udføre opgaver, som er umulige for nutidens rumskibe.

Cosmos 1 (Planetary Society)

F.eks. kan solsejl stå stille i rummet, ligesom en helikopter kan hænge ét sted over jorden. Dette er normalt ikke nemt, da rumskibe ligesom planeter er i kredsløb om Solen. Med solsejl kan Solens energi modvirke det naturlige kredsløb og derfor bremse rumskibet nok til at stå stille.

The Planetary Society forsøgte at opsende dette solsejl, Cosmos 1 i 2005.
Det lykkedes dog ikke, da opsendelsen ikke gik som planlagt.

 

En anden oplagt mulighed for solsejl er missioner, der kræver så meget energi, at vi umuligt kan sende brændstof nok ombord på rumskibene. Det kunne f.eks. være missioner til de ydre planeter, men også til de indre som f.eks. Merkur. Det er nemlig utroligt svært at bremse op og lande på Merkur, da tyngdefeltet fra Solen er enormt stærkt derinde. Her kan et solsejl virke som en effektiv bremse.

 

Laser turbo til Alfa Centauri

Den måske mest spændende mulighed for solsejl er rejser til andre stjerner. Det er muligt at flyve til de nærmeste stjerner med solvinden som eneste energikilde, men da solens energi hurtigt bliver svagere, som man forlader solsystemet, kunne man med hjælp fra en laser give rumskibet yderligere et skub.

Interstellar solsejl med laser boostLasere er en koncentreret stråle af fotoner, og kan derfor ligesom Solens stråler skubbe solsejlet. En kraftig laser drevet af solfangere eller kernereaktorer kunne give solsejlet et ekstra "pust", selv om det befinder sig langt uden for solsystemet.

 

Et solsejl drevet af en kraftig laser kunne
nå stjernerne inden for et menneskes levealder.

 

Med laser som fremdrift er det muligt at komme op på hastigheder nær 10% af lysets, hvilket vil give en rejsetid til den nærmeste stjerne på omkring 46 år.