Velers en l'espai

2001/04/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

Igual que ha fet en la mar, l'home ha pretès navegar per l'espai. De fet, els científics estan tractant de convertir aquesta idea en un projecte factible des de mitjan setanta. La NASA, l'AQUESTA i l'Agència Espacial Russa tenen en marxa plans de desenvolupament tecnològic per a complir aquest objectiu. No obstant això, l'entitat privada The Planetary Society serà la que faci els seus primers passos aquest mes. Els resultats obtinguts seran accessibles per a les grans agències espacials en els seus projectes.

Els dos objectius habituals dels sistemes de transport són la rapidesa i la reducció del consum energètic. Moltes vegades no hi ha possibilitat de tenir tots dos. En la mar, per exemple, els més ràpids consumeixen molta energia. També és cert el contrari, en el cas dels velers. Són lentes, però són aptes per a viatges llargs. Aquesta mateixa idea pot ser aplicable per a viatjar en l'espai. Però té una diferència important, és un sistema que aconsegueix velocitats elevades en viatges molt llargs.

Els velers espacials es navegaran amb veles o aletes esteses de materials d'alta reflectància. Calcular teòricament l'objectiu de la missió

saber si tot és viable. Per a això, la Planetary Society posarà en òrbita el Cosmos 1 i intentaran propulsar-ho a través de la llum solar.

La missió tindrà dos vols. En el primer, en el vol de mitja hora des de la mar de Barentsz fins a la península de Kamchatka, es demostrarà el mecanisme d'ampliació i rigidesa de les aletes. Aquest vol tindrà lloc a la fi d'abril i es realitzarà amb vaixell de dues ales. En el segon vol, a partir d'octubre, l'objectiu principal serà augmentar la velocitat orbital per impuls de la llum solar. Per a aquesta prova l'envàs tindrà vuit aspes. Una vegada obertes les vuit, tindrà 30 metres de diàmetre i 600 metres quadrats de superfície.

La situació política de Rússia en el llançament del Cosmos 1 ha estat molt satisfactòria. Com a conseqüència de la Guerra Freda, sobren molts dels coets que es van desenvolupar per a ser míssils. Aquests coets estan basats en tecnologia molt avançada. Es va signar un acord amb els Estats Units per a la destrucció d'aquestes armes que no s'utilitzaven en aplicacions civils i pacífiques. La missió dels velers espacials és una d'aquestes aplicacions. El coet Volna que s'utilitzarà per a aquesta missió serà llançat des d'un submarí.

Els resultats d'aquesta missió indiquen que podrien desenvolupar-se projectes d'enviament de sondes a planetes llunyans o a estrelles pròximes. Però, de moment, el fet que aquest mitjà de transport somiat es converteixi en realitat també ha generat una gran passió per l'astronauta.

Física del vol

Igual que els vaixells de vela són impulsats pel vent, els fotons emesos pel sol seran impulsats per la nau espacial. Però com és possible? El que cal saber és que l'embranzida de navegació no el dóna el vent solar. No obstant això, els envasos tindran l'embranzida dels fotons. Per a això, les veles o aletes són miralls grans i lleugers.

La navegació marítima és possible per dos factors. El primer és vent, però amb això no és suficient. Per a poder controlar el vaixell és imprescindible controlar l'aigua de la mar. En l'espai ocorre el mateix. Els fotons del sol ja esmentats treballaran el vent. Paral·lelament, l'òrbita del vaixell permetrà controlar el viatge.

En l'espai tots els objectes es mouen en òrbites el·líptiques. En òrbites sense excentricitat, circulars, els objectes es mouen a velocitat constant. A mesura que augmenta l'excentricitat, l'òrbita es torna més el·líptica i la velocitat de l'objecte depèn de la posició. La navegació espacial es controlarà modificant la velocitat orbital. En disminuir la velocitat, el vaixell es dirigirà cap a l'interior i, augmentant, cap a l'exterior. D'aquesta forma, l'òrbita de l'envàs serà espiral.

Impuls de fotons

Els fotons han de xocar amb les aspes. Els fotons no tenen massa en repòs, però, igual que ocorre en l'efecte fotoelèctric, tenen un moment cinètic a alta velocitat i poden empènyer el recipient en cas de col·lisió. La força obtinguda depèn del nombre de fotons que ataquen l'ala. Com més gran és la pell, més força s'aconsegueix. A més, com més a prop es troba del sol, més fotons es capturen per metre quadrat.

Aquesta força es pot calcular a partir de la potència transmesa pels fotons a una superfície. Per exemple, un recipient d'un quilogram de volada de 1.000 metres quadrats situat a la mateixa distància de l'òrbita de la terra tindria una acceleració de 9,33 m/s2. Malgrat la forta acceleració, aquest càlcul no correspon a una sonda real.

No obstant això, en l'actualitat es poden dissenyar vaixells espacials de densitat inferior a 5 g/m². L'acceleració típica d'aquesta mena de dispositius és de 1,5 mm/s2. No és un número molt gran per a realitzar viatges de curta distància, però és ideal per a anar a planetes llunyans. A Mart es pot anar més ràpid per mitjà de coets convencionals, però amb un major consum energètic. Navegar ofereix dos avantatges importants. D'una banda, tindria una aproximació controlada i, per un altre, transportaria càrregues molt majors.