روي بادبان هاي آيينه اي

مجموعه: مقالات علمي > مقالات مهندسي > مهندسي مكانيك | کلمات کلیدی : روي+بادبان+هاي+آيينه+اي+

روي بادبان هاي آيينه اي

روي بادبان هاي آيينه اي
در مدت 4 ساعت مانده به نيمه شب 21 ماه ژوئن سال 2005 ميلادي در حالي كه صداهاي نسبتا آرام درياي شمالي روسيه با سرو صدا هاي خاصي تركيب شده بود راكت حمل كننده روسي “ولنا” (موشك بالستيك PCM-50 بين سياره اي قابل برگشت) با موشك روسيه به نام “باريسوگلبسك” به آسمان پرتاب شد. اين حمل كننده به جاي راكت جنگي كاسموس1 كه طول آن 1 متر و جرم آن حدود 110 كيلوگرم به كار برده شد.

اين فرضيه كه نور مي تواند فشار ايجاد كند توسط يوهان كپلر در سال 1619 مطرح شد. در سال 1873 جيمز ماكسول با تئوري الكترومغناطيسي نوري خودش اندازه فشار را تخمين زد.در سال 1900 دانشمند معروف شوروي “پيتر ليبيدف”توانست با آزمايش قدرت فشار نور را اندازه گيري كند.

بوريس كراسنوگورسكي در سال1913 در باره ي بادبان خورشيدي متن جذابي نوشت.در نوشته او كه “بر اساس امواج مستقيم” نام دارد سفينه ي فضايي” هنگام استفاده از نور و انرژي خورشيد آن و با به كارگيري از آينه ي حلقه اي كه از ورقه هاي فلزي نازك شده تشكيل شده بود در فضا به حركت در آمد.در اوسط سال هاي 1920 در شوروي به خاطر همين ايده ناگهان دانشمند مخترعي به نام “فردريك ساندر” كه يكي از پايه گذاران تئوري پرواز هاي فضايي و موتور هاي رآكتوري بود مطرح شد.در سال 1924 او درخواست ثبت اختراع خودش را (در مورد يك فضاپيما كه در آن از آينه هاي بزرگ و با ضخامت نازك كه ازآن براي ذخيره ي انرژي خورشيدي استفاده مي شد ) مطرح كرد.
در آن زمان هيچكس اين ايده را به طور جدي درك نكرد چون با تكنولوژِي آن زمان مطابقت نداشت . از اين ايده به دليل هاي مختلف صرف نظر شد اما اين ايده فراموش نشد.

در سال 2000 موسسه ي( NPO معروف به لاوچكينا) و موسسه ي تحقيقات فضايي RAN كار را برروي پروژه ي KASP (بادبان هاي خورشيدي)آغاز كردند.

بادبان خورشيدي نازك و ضخامت آن 5 ميكرون است اين بادبان داراي نوار پلي اتري و خورشيدي كه قشر آلمينيومي آن را پوشانده اند، است. ويكتور كودريشف در گفت و گو با مجله ي مكانيك عمومي گفت: اين نوار(پلي اتري)به اندازه كافي مقاوم است اما شكننده است.
در ميانه هاي كار امكان ساخت 8 ميله ي هوايي (ميله هايي هستند كه آن ها را پر از گاز ازت مي كنند و سپس به بادبان ها وصل مي كنند.)در NPO فراهم نشد. اين ميله ها را مثلث مانند طرح مي كنند. مساحت هر كدام از اين مثلث ها 75 متر مربع مي باشد.اين ميله ها مي بايستي بادبان ها را نگه مي داشتند پس از پر كردن اين ميله ها از گاز ازت آن ها حالت سفتي به خود مي گرفتند.
طبق نقشه و مطالعات قبلي آن ميله ها را به هم متصل مي كنند.سفينه ي فضايي از يك سكو نه چندان بزرگ تشكيل شده است كه از آن براي سوار كردن 8 سري ميله هوايي مثلث شكل ايجاد مي شود.رييس پروژه ويكتور كودريشف مي گويد”براي يك فضاپيما كه با بادبان ها ي خورشيدي كار مي كند پرواز بر فراز جو زمين شرايط خاص خود را دارد.در بعضي شرايط اين بادبان هاي فضاپيما در اثر تابش خورشيد نوراني مي شود يا زير سايه ي زمين قرار مي گيرد.به همين دليل براي هدايت اين فضاپيما برنامه ريزي كردند كه هركدام از سري ميله هاي مثلثي بادبان ها را تحت محورها بچرخانند.”

بادبان بين ستاره اي

چرا به بادبان هاي خورشيدي نياز داريم؟زيرا نيروي صعودي كمي به كار مي برند و به طور كلي غير قابل مقايسه با موتورهاي قوي الكتروراكتيوي هستند. موتورهاي الكترو راكتيوي كه از طريق فعل و انفعالات شيميايي و احتراق كار مي كنند ميتوانند تا 100 ثانيه كار كنند و موتورها ي بادبان هاي خورشيدي پلاسمايي هستند و مي توانند تا 1000 ساعت كار كنند.اين بادبان ها كه سطح آن ها به وسيله ي نور خورشيد نوراني مي شود مي توانند نيروي صعودي زيادي بدهند. در اين هنگام سفينه بدون صرف انرژي زياد به حركت خود ادامه مي دهد.براي بادبان هاي خورشيدي چشم اندازهاي درخشاني پيش بيني مي شود.

.متاسفانه پرواز بادبان هاي خورشيدي با سرنشين كاري براي آينده هاي دور است. اما ايستگاه هاي خود كار كه با موتور هاي
كار مي كنند به طور جدي و كامل بررسي مي كنند كه كدام بالن ها با استفاده از انرژي خورشيدي مي توانند به داخل سياره ها وبه سمت ستاره هاوپديده هايي كه علم نجوم آنها را كشف نكرده است بروند.براي عبوركردن و نزديك شدن به مرز سيستم خورشيدي جايي كه فشردگي اشعه ي خورشيد كم مي شود ديگر پروژه هاي خيالي مدارهاي ليزري به واقعيت پيوستند.

امروزه سفينه ي فضايي با بادبان خورشيدي حتي قادر به حل مسايل خيلي از مسائل فضايي است.يكي از تجربه هاي واقعي كه مي تواند در پروژه ي لاوچكينا به كار رود “هواي خورشيدي”است.صحبت هايي براي ايجاد يك فضاپيماي تحقيقاتي 30 كيلوگرمي براي مطالعه ي خورشيد و پيش بيني كردن طوفان هاي مغناطيسي انجام شده است.(طوفان مغناطيسي :اختلالات ناگهاني حوزه ي مغناطيسي كره ي زمين همراه فعاليت لكه هاي خورشيد)اين فضاپيماي تحقيقاتي به طور مثال درفاصله ي حدود 3 ميليون كيلومتري خط زمين-خورشيد قرار مي گيرد.اين فاصله تقريبا دو برابر به خورشيد نزديك تر است نسبت به نقطه ي آزادي(جايي كه تعادل گرانشي برقرار است) كه در آن فضاپيماي تحقيقاتي خورشيدي اروپايي-امريكايي SOHO قرار دارد. استفاده از بادبان خورشيدي با مساحت 1000 متر مربع به نام “هواي خورشيدي” افزايش جاذبه ي گرانش خورشيد را جبران خواهد كرد و اين باعث كاهش سرعت سيستم مي شود كه اين كارامكان آگاهي قبلي و پيشگيري درباره ي طوفان هاي مغناطيسي را براي مدت بيشتري نسبت به امروز مي دهد.بنابراين نتيجه مي گيريم كه از بادبان هاي خورشيدي نه تنها مي توان به عنوان ابزاري براي رفتن به سياره هاي ديگر استفاده كرد بلكه از آن مي توان به عنوان ابزاري براي تشخيص طوفان هاي مغناطيسي استفاده كرد.

راكت روسي “ولنا”در اولين گام ماموريت خود با شكست مواجه شد در هشتاد و سومين ثانيه ي پرواز اين راكت با نقص فني مواجه شد و به داخل دريا سقوط كرد. مدير پروژه شركت روسي و مدير اجرايي پروژه ي شركت امريكايي پس از ناكامي پروژه ي Cosmos-1 پس از جلب رضايت دانشمندان ديگر تصميم گرفتند تا دوباره روي پروژه ي بادبان هاي خورشيدي كار كنند.

هم اكنون روسيه براي اجراي دوباره ي پروژه ي بادبان هاي خورشيدي دو برنامه در نظر دارد:1

-سويوز-فرگات

2- كاسموس -ز-ام تقريبا تمام پروژه حدود 4 ميليون دلار برآورد مي شود هم اكنونNPO (لاوچكينا)به دليل به دست آوردن تجربه در اين امر ديگر مشكلي در ساختن بادبان هاي خورشيدي ندارد و براي اولين بار در عصر فضانوردي چنين وسيله اي(بادبان خورشيدي) در فضا به انجام ماموريت خواهد پرداخت.

مكانيك حركت بادبان خورشيدي

مكانيك حركت بادبان خورشيدي فرق چنداني با سفينه ي مريخي نمي كند.موشكي كه اين سفينه را حمل مي كند(سفينه ي داراي بادبان هاي خورشيدي)روي يك پايگاه متحرك است كه اين پايگاه متحرك روي آب قرار دارد اين پايگاه مي تواند براي بررسي مانور بادبان ها هنگام عبور كردن از كنار خورشيد از نيروي باد يا از نيروي واكنش تكيه گاه استفاده كند.
هنگامي كه بادبان ها از مدار خورشيد مي گذرند تحت تاثير فشار اشعه ي خورشيد و گرانش آن قرار مي گيرند.به همين دليل بادبان هاي خورشيدي وقتي كه در معرض اشعه هاي خورشيد قرار مي گيرند نمي توانند سرعت را افزايش دهند اين بادبان ها براي اينكه به مدار صحيح بروند تحت گرانش خورشيد دور مدار اين ستاره مانور مي دهند به اين صورت سفينه ي كه حامل بادبان هاي خورشيدي است مي تواند سرعت خود را افزايش دهد.يعني اصول حركت سفينه ها اجرا مي شود.يعني اين سفينه وقتي به مدار خورشيد نزديك مي شود در ابتدا ترمز مي كند.(ترمز كردن به وسيله ي بادبان ها انجام مي شود) سپس از گرانش خورشيد استفاده مي كند و سرعت مي گيرد به مدار پايين تر مي رود.
منبع:منبع:مجله ي مكانيك عمومي چاپ فوريه ي 2006

نقل از : آسمان پارس www.parssky.com

روي بادبان هاي آيينه اي

کلمات کلیدی : روي,بادبان,هاي,آيينه,اي,روي بادبان هاي آيينه اي , مقالات علمي , مقالات مهندسي , مهندسي مكانيك , امنیت، فناوری اطلاعات It، نانو، صنایع هوافضا، غذایی، فیزیک روي+بادبان+هاي+آيينه+اي+

آخرین مطالب مشاهده شده توسط کاربران :