Ο τεταρτος τροπος προωθησης ειναι, ουσιαστικα, 4 διαφορετικοι τροποι προωθησης βασισμενοι
σε ενα κοινο χαρακτηριστικο : ο "σπινθηριστης" της ωθησης βρισκεται ΕΚΤΟΣ του σκαφους !
1) Κρουση φωτονιων (προερχομενα απο αστρο) πανω σε ανακλαστικη επιφανεια
2) Πυρoδοτηση, με Laser/Maser, ευφλεκτου αεριου στα υφαλα σκαφους
3) Ακτινοβοληση Laser/Maser πανω σε παραβολικη ανακλαστικη επιφανεια
4) Aκτινοβοληση Laser πανω σε φωτοβολταικο πανελ που τροφοδοτει κινητηρα ιοντων
Οπως βλεπετε, κατω απο τον γενικο τιτλο Light-Sail εχουν στεγαστει τεχνολογιες που, μαλλον,
δεν εχουν τοσο στενη συγγενεια. Oμως, αναλογα με την περιπτωση, η προωθηση επιτυγχανεται
με την συνδρομη ΕΞΩΓΕΝΟΥΣ "καταπελτη". Και στις τεσσερεις περιπτωσεις.
Η πρωτη περιπτωση ειναι η πιο ρομαντικη γιατι στηριζεται στην πλευση μεσα απο μια σωματιδιακη θαλλασα
φορτισμενων σωματιδιων που, κατα κανονα, ειναι καποιος αστρικος ανεμος (ηλιακος ανεμος, για εμας).
Τι ειναι αυτος ο ανεμος ? Εκτιναξεις πλασματος απο την επιφανεια ενος αστρου που απομακρυνονται
ομοκεντρα απο αυτο μεχρι να εξαντληθει η ενεργεια και ορμη τους. Αποτελουνται, ΚΥΡΙΩΣ, απο ιοντα
Υδρογονου (και Ηλιου) σε πολυ υψηλες ενεργειες (-κινητικοτητες). Η ενεργεια τους εξασθενει αναλογα
με το τετραγωνο της αποστασης που θα διαννυσουν. Ο δικος μας ηλιακος ανεμος αποδιδει ενεργεια
1366 Watt ανα τετραγωνικο μετρο (στο υψος της τροχιας της Γης) και εξασθενει σημαντικοτατα ΜΕΤΑ
την ζωνη των αστεροειδων. Φτανωντας την δυσθεωρητη αποσταση των 100 AU (1 AU = αποσταση Γης
-Ηλιου) τα ιοντα εχουν χασει τοση ενεργεια ωστε θεωρουνται μεσοαστρικο υδρογονο. Ομως, η αμιγως
φωτονικη ενεργεια του Ηλιου ειναι πολυ πιο ισοποσα κατανεμημενη και διαθετει πολυ πιο σταθερη αποδοση
(radiation pressure) καθως αυτη ανακλαται πανω σε ενα πανι-καθρεφτη απο οτι τα ιοντα του ηλιακου ανεμου.
ΧΙΛΙΕΣ ΦΟΡΕΣ μεγαλυτερη αποδοση !!! Η επιθυμια των μηχανικων ηλιακων πανιων ειναι να παγιδευσουν
ΑΥΤΟΥ ΤΟΥ ΕΙΔΟΥΣ την ενεργεια, την φωτονικη. Προς το παρον, εκμεταλλευονται και τις δυο οικογενειες
σωματιδιων με υβριδικες προσεγγισεις.
Ενα Photon Sail Craft (PSC) μπορει να ταξιδεψει μεχρι εκει που η φωτονικη πυκνοτητα και ορμη ειναι αρκετη
ωστε να σπρωξει ενα "πανι" σεβαστων διαστασεων. Για πιο περα, ειτε συνεχιζει με οτι ορμη απεκτησε, ειτε
σταματα καθε προσπαθεια. Ειναι πολυ αποδοτικη μεθοδος για ταξιδια εντος πλανητικων συστηματων.
Ομως ΔΕΝ μπορουμε να την προτεινουμε για μεσοαστρικα ταξιδια.
Η φωτονικη ισχυς που καταφθανει στην Γη απο τον Ηλιο καθε δευτερολεπτο αγγιζει τα 1370 Watt ανα
τετραγωνικο μετρο. Eαν το πανι ηταν τελεια ανακλαστικο, αυτη η ισχυς θα μεταφραζονταν σε 9.13 μΝ
(9.13 x 10^-6 Νewton) ανα τετραγωνικο μετρο πανιου. Ομως καμια επιφανεια δεν ειναι τελεια ανακλαστικη
(πτυχωσεις, εξογκωματα, απορροφησεις, ταλλαντωσεις, κλπ). Με τα σημερινα δεδομενα μια ανακλαστικοτητα
κοντα στο 90% (δηλαδη, 8.22 μN) ειναι οτι καλυτερο μπορουμε να ελπιζουμε στο αμεσο μελλον.
Αυτα οσον αφορα την ανακλαση. Οσον αφορα το βαρος του πανιου ?
Ενα υπερελαφρυ υλικο ειναι οι νανοσωληνες ανθρακα (0.1 γραμμαρια το τετραγωνικο μετρο) αλλα το κοστος
κατασκευης για 30 τμ ειναι ΔΥΣΘΕΩΡΗΤΑ υψηλο. Μια αλλη λυση ειναι οι ινες ανθρακα (που ηδη χρησιμοποι-
ουνται στην Φορμουλα-1) με βαρος περιπου 3 gr/τμ. Ομως, για τα πανια του Cosmos-1, του πρωτου Photon
Sailer που ταξιδεψε στην Αφροδιτη με επιτυχια, χρησιμοποιηθηκε κατι βαρυτερο, το Μylar (Aluminized PET film)
με βαρος ... 7 gr/τμ. Τα πολυ ομορφα και ντελικατα πανια , ομορφα σκιζονται (στο ξεδιπλωμα)
και επι του παροντος προεχει η μηχανικη αντοχη.
Η γεωμετρια του πανιου ειναι ΚΑΙ ΑΥΤΗ κρισιμη παραμετρος.
Εχουν προταθει τρεις γεωμετριες πανιου : 1) Τετραγωνο 2) Ηλιογυρο 3) Περιστρεφομενο.
H γεωμετρια δεν βοηθαει μονο στην ανακλαστικοτητα αλλα ΚΥΡΙΩΣ στην κατευθυντικοτητα του πανιου
ωστε να εξασφαλιζεται η διορθωση πλευσης αλλα και η αυξομειωση ωσης. Βεβαια, ολα αυτα με καταλληλη
στρεψη (υπο γωνια) του πανιου ως προς τις ακτινες του Ηλιου. Και φθανουμε στην εκταση του πανιου που
ειναι η πλεον ΚΡΙΣΙΜΗ παραμετρος. Υποθετουμε οτι με καποιο τροπο μεταφεραμε και ξεδιπλωσαμε το PSC μας
στο σημειο Lagrange οπου η βαρυτητα της Γης και του Ηλιου αλληλοεξουδετερωνονται και ετσι το λιλλιπουτειο
ιστιοφορο μας ΔΕΝ θα εγκλωβιστει στην βαρυτικη αγκαλια του Ηλιου (η της Γης). Τι ΒΑΡΟΥΣ σκαφους
θα μπορεσει να αποδρασει απο αυτο το σημειο και να ταξιδεψει (ας πουμε) μεχρι τον Πλουτωνα ?
Για ωφελιμο φορτιο ΜΟΝΟ 27 κιλων θελουμε ενα πανι με διαμετρο 200 μετρα !!! Το πανι θα ζυγινει 5 κιλα
(εξαιτιας των πανακριβα επεξεργασμενων φυλλων Kevlar με παχος μολις 500 Angstrom ) και τα καταρτια
αλλα 10 κιλα. Συνολο 42 κιλα ! Επισης, το πανι θα ειναι κυκλος (τεμαχισμενο σε τομεις) ΚΑΙ περιστρεφομενο
ωστε να προσδωσει την αυστηροτητα κατευθυνσης που απαιτειται για την αποσταση που θα διαννυθει.
Καθε τετραγωνικο μετρο πανιου θα σπρωχνει 1,34 γραμμαρια (απο το συνολο των 42.000 γραμμαριων)
επιταχυνοντας με την "θηριωδη" επιταχυνση των ... 6 χιλιοστων / sec^2 !!!!!! Χαχαχαχαχαχαχα,
Τι περιμενατε ? Γκαζια ? Η φωτονικη πιεση ΔΕΝ ειναι πυρηνικης αποδοσης !!! Ξεχαστε τα αυτα !
Ο Ικαρος μας ειναι μια χελωνιτσα με υπομονη ελεφαντα. Αργα-αργα θα αποκτησει ταχυτητα. Ομως,
ΠΟΛΥΥΥΥΥΥ ΑΡΓΑΑΑΑΑΑΑ
Θα φτασει στον Πλουτωνα σε περιπου 6 χρονια και στην Ηλιοπαυση
(στα 100 AU) σε περιπου 16 χρονια. Και ΧΩΡΙΣ να επηρεαστει βαρυτικα απο την τροχια καποιου
αεριου γιγαντα πλανητη που καιροφυλακτει περα απο τον Αρη.
Οκ, νιωθουμε χαρουμενα παιδακια (μαζεψαμε πλουμιστα κουβαδακια και φτυαρακια) και θελουμε να
υπολογισουμε τι πανι χρειαζομαστε για ενα σκαφος 50.000 τοννων (σαν τον πυρηνοκινητο Δαιδαλο)
ωστε να επιταχυνθει ο Ικαρος μας στην τελικη ταχυτητα των 30.000 km/s (10% του C).
1.100.000.000 τετραγωνικα χιλιομετρα (με διαμετρο πανιου 18.712 χιλιομετρα, 46% μεγαλυτερη απο
τα 12.800 χιλιομετρα διαμετρου της Γης !!!!). Πειτε οτι κατορθωσαμε και βγαλαμε σε τροχια αυτο το
αβυσαλλεο ασημοχαρτο ! Ξερετε τι θα μας συντριψει την αισιοδοξια ? Ενα τοσο λεπτο (υπερλεπτο) πανι
θελει μονο το ισοδυναμο ενος φτερουγισματος σπουργιτιου πανω στην ντελικατη επιφανεια του ωστε
να την ταλλαντωσει ανεξελεγκτα .... και να την σκισει απ'ακρη σ'ακρη !
Ομως δεν πτοουμαστε ! Ετσι δεν ειναι ?
