Ultratenká membrána pro sluneční plachetnice

Malinká plachta tvořená nejtenčím známým materiálem – jeden atom silnou vrstvou grafenu – prošla prvotními zkouškami, které mají prokázat, jestli by se tento materiál nedal využít pro stavbu slunečních plachetnic. Mezi pohonnými technologiemi představují právě sluneční plachetnice velmi atraktivní obor – mnoho lidí fascinuje možnost, že by díky nim mohly naše sondy doletět k jiným hvězdám jen za několik desítek let. Tradiční sondy nesou pohonné látky pro své motory umožňující měnit jejich dráhu. Sluneční plachetnice nepotřebuje pohonné látky – je proto mnohem lehčí a raketa ji dostane na oběžnou dráhu mnohem snáze.

Interiér shozové věže.
Interiér shozové věže.
Zdroj: https://www.esa.int/

V uplynulém desetiletí se inženýři snažili prověřit základní koncepty těchto zařízení, ale v kosmickém provozu otestované systémy měly plachtu tvořenou polyimidem a mylarem, tenkým polyesterovým filmem. Grafen je oproti nim mnohem tenčí – ke zkouškám se nyní použil kousíček dlouhý pouhé tři milimetry. V rámci testu došlo k jeho shozu ze 100 metrů vysoké pádové věže v německých Brémách, kde se ověřovalo, jak se bude chovat ve vakuu a mikrogravitaci. Jakmile se mini-plachta dostala do volného pádu, došlo v podstatě k eliminaci vlivu přitažlivosti a byly napodobeny podmínky srovnatelné s oběžnou dráhou.

V tu chvíli proto na malou plachtu zamířilo několik laserů a začalo se sledovat, jestli bude fungovat jako sluneční plachta. Působením 1 wattového laseru urychlilo plachtičku o 1 m/s2, což zhruba odpovídá úrovni, kterou byste naměřili v běžném výtahu. Jenže skutečná sluneční plachta by zrychlovala dokud by na ni svítilo slunce a sonda k ní připojená by tak stále zrychlovala.

Shození mini-plachty z grafenu v testovací věži.
Shození mini-plachty z grafenu v testovací věži.
Zdroj: https://www.esa.int/

„Výroba grafenu je relativně jednoduchá a lze ji snadno škálovat až do plachet širokých několik kilometrů. Vývoj a výroba obří plachty by však představovaly ohromnou výzvu,“ přiznává Santiago Cartamil-Bueno, vedoucí týmu GrapheneSail a ředitel firmy SCALE Nanotech, což je výzkumný startup fungující v Estonsku a Německu. SCALE Nanotech nyní hledá strategické partnery, kteří by pomohli se škálováním technologie a možná i se zkouškami na oběžné dráze. O vývoj nadějného projektu se stará také Business Incubator Centre Evropské kosmické agentury v německé spolková zemi Bádensko-Würtembersko.

„Tento projekt je úžasným příkladem, jak můžeme provádět vědecký výzkum v mikrogravitaci, aniž bychom opustili Zemi,“ říká Astrid Orr z výzkumného programu ESA, která dohlíží na vědecké experimenty v mikrogravitaci a na pilotovaný i robotický průzkum a dodává: „Shodit grafen a pálit na něj lasery je fascinující. Představa, že tento výzkum by mohl vědcům pomoci poslat přístroje do všech končin Sluneční soustavy a, pokud se někdo odváží snít, do vzdálených hvězdných systémů v příštích letech, je třešnička na dortu.“

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/graphene_light_sail/22024626-2-eng-GB/Graphene_light_sail.png
https://www.esa.int/…/9839532-3-eng-GB/Interior_of_the_drop_tower_pillars.jpg
https://www.esa.int/…/22024585-1-eng-GB/Graphene_sail_in_microgravity.gif

Hodnocení:

0 / 5. Počet hlasů: 0

Sdílejte tento článek:

Hlášení chyb a nepřesností
Pomozte nám článek vylepšit

Hlášení chyby

Ultratenká membrána pro sluneční plachetnice

Napište výsledek součtu.

Zprávu a kontaktní údaje zpřístupníme redakci a předáme autorovi článku, aby mohl hlášení vyřídit.

Další podobné články:

Komentáře:

Odběr komentářů
Upozornit
22 Komentáře
Nejstarší
Nejnovější Nejvíce hodnocený
Vit Vymola
Vit Vymola
6 let před

„Výroba grafenu je relativně jednoduchá a lze ji snadno škálovat…“
Obávám se, že toto není tak úplně pravda. Grafen má mnoho až zázračných vlastností a aplikací, jeho hlavní nevýhodou je ale to, že efektivně jej nikdo neumí produkovat. Všechny metody jsou pomalé, drahé, vytváří jenom malé šupinky a tak podobně. Trochu mě to štve, protože všechny ty aplikace bych rád viděl v praxi, ale zatím to zkrátka nejde.

Tomáš Kohout
Editor
6 let před
Odpověď  Vit Vymola

Situace ohledně levné výroby grafenu se změnila. Jeden z jednoduchých postupů byl dokonce vyvinutý na Masarykově univerzitě.

vreckam
vreckam
6 let před

laicky dotaz, jak pak ty sondy brzdi, kdyz celou dobu cesty tam jen zrychluji?

hotovson
hotovson
6 let před
Odpověď  vreckam

tak to je jasne, otoci se zadkem dopredu 🙂

ne, vazne, zrychlovat bude do te doby, dokud se nevyrovna sila slunecniho vetru se silou protivetru cilove hvezdy
od te chvile bude zpomalovat, pokud tedy nestahne plachty…

SaturnV
SaturnV
6 let před
Odpověď  hotovson

No právě. Teoreticky by mohla letět zase zpátky…

milantos
milantos
6 let před
Odpověď  hotovson

Sluneční plachetnice není poháněna slunečním větrem = částicemi, ale tlakem záření

hotovson
hotovson
6 let před
Odpověď  milantos

ano pravda, tlakem slunecniho zareni, jehoz jednou ze slozek je slunecni vitr (i kdyz dle meho jedina slozka slunecniho zareni vyuzitelna pro pohon skrze plachtu)

Vit Vymola
Vit Vymola
6 let před
Odpověď  hotovson

Ne, sluneční záření je opravdu jenom elektromagnetické záření (a větší části světlo) a právě to je zdrojem tlaku na plachtu. Sluneční vítr není záření a jeho hustota, a tím pádem i případný tlak, je mnohem nižší a plachtou nevyužitelný.

Dušan Majer
Dušan Majer
6 let před
Odpověď  hotovson

Sluneční vítr se na výsledném tahu podílí jen jednotkami procent. Většina jde na vrub skutečnému tlaku záření.

Dušan Majer
Dušan Majer
6 let před
Odpověď  hotovson

Zpomalování se zatím neřeší. 😉 Tedy kromě níž popsaného vlivu světla cílové hvězdy.

pbpitko
pbpitko
6 let před

Tá fólia s jedno-atomovou hrúbkou je nezrovnateľne väčší zázrak vedy a techniky ako všetky rakety dohromady čo doteraz boli realizované !

Pavel Kralicek
Pavel Kralicek
6 let před

Diky za zajimavy clanek! Mela by zvetsena grafenova plachta dostatecne nizkou absorbci nebo naopak vysokou reflektivitu, aby se dala pouzit na laserem pohanenou Breakthrough Starshot mini sondu? K ni jsem posledni dobou bohuzel nezachytil nejake novinky…

Jiny Honza
Jiny Honza
6 let před
Odpověď  Pavel Kralicek

Mám pocit, že jednoatomový grafen je prakticky průhledný, takže stejně bude potřebovat nějakou odraznou vrstvu.

Ten projekt je bohužel zatím pořád v oblasti sci-fi.

Pavel Kralicek
Pavel Kralicek
6 let před
Odpověď  Jiny Honza

Ale v experimentu, ktery provedla s mini-verzi plachty ESA byla plachta taky pohanena laserem…o odrazne vrstve se prave nikde nepise. Cili typove pohon podobny jako u Starshot, ale vykonem na jine urovni…

Jiny Honza
Jiny Honza
6 let před
Odpověď  Pavel Kralicek

Tyhle marketingové články nesmíte brát moc vážně. Bez odkazu na nějaký původní vědecký článek je těžko říci, co a jak vlastně přesně testovali.

Novináři někdy dokáží neuvěřitelné věci. Tady například zmenšili věž o deset metrů a zjednodušili výrobu grafenu a taky v podstatě eliminovali vliv gravitace. 🙂

Vit Vymola
Vit Vymola
6 let před
Odpověď  Jiny Honza

To ale eliminovaly správně. Proto se test odehrával v té věži, která je k tomu určená. Během volného pádu je testovací soustava v beztížném stavu.

Vit Vymola
Vit Vymola
6 let před
Odpověď  Jiny Honza

proboha, eliminoval”I” (jdu za trest spát)

David R.
David R.
6 let před
Odpověď  Jiny Honza

Ano, grafen je skutečně téměř průhledný. Zdrojový článek byl asi určen pro laiky bez technických znalostí, aby udělali jééé a moc nehloubali. Udělat ten materiál neprůhledný je fakt vyšší level. Vždyť i zlatá folie musí mít řádově 10 nm, aby byla jakž takž neprůhledná. A to je hodně atomů! A je taky rozdíl udělat to odrazivé pro jednu vlnovou délku (pohon laserem) a pro podstatnou část slunečního spektra.
Když si ale trochu zateoretizujeme, tak pokud by ten materiál byl supravodivý (např. někde dál od Slunce, kde prostě vychladne), 1 vrstva atomů není teoretické minimum. Mohla by to být relativně řídká síťka s oky kolem 100 nm, a světlo by neprošlo – viz Faradayova klec. Plachta by tedy mohla být ještě o X řádů lehčí, než grafen! Problém je spíše s nosnou konstrukcí, je to ale natolik vzdálený problém, že není třeba ho zatím řešit.

Michal Václavík
Michal Václavík
6 let před
Odpověď  David R.

Pro tento experiment byla na grafenovou membránu nanesena TEM mřížka které se používá v elektronové mikroskopii. V tomto případě byla z mědi a byl to typ „holey“ s různě velkými a různě tvarovanými otvory.

David R.
David R.
6 let před

Děkuji Vám za odpověď. Myslím, že tyhle věci bude nutné vyrábět přímo ve vesmíru.

Geo
Geo
6 let před

To je fajn uplatnění, v běžeckých botách má jako ochranná vrstva proti propíchnutí ostrým kamenem či trnem užití již dva roky !

http://www.inov-8.cz/microsites/graphene/
https://www.trailpoint.cz/inov-8-terra-ultra-g-260/?v=447#popis

Takže ta cena bude na kosmonautiku hodně nízká !

Dušan Majer
Dušan Majer
6 let před
Odpověď  Geo

Jen to chce vyřešit ten problém se škálováním.

sociální sítě

Přímé přenosy

Vulcan (LV-01)
00
DNY
:
00
HOD
:
00
MIN
:
00
SEK

krátké zprávy

  • Francie

    Francie zadala společnostem Airbus Defence and Space a Thales Alenia Space zakázku v hodnotě přesahující 1,5 miliardy eur (1,7 miliardy dolarů) na vývoj dvou vojenských družic nové generace určených k pozorování Země.

  • Čína

    Čína ve středu vypustila čtyři družice v rámci technologické demonstrační mise, jejímž cílem je otestovat klíčové přístroje pro připravované významné vědecké vesmírné mise, včetně radiové anténní soustavy umístěné na oběžné dráze Měsíce.

  • Gama

    Francouzská společnost Gama, která změnila své zaměření od vývoje solárních plachet k vývoji solárních panelů, získala investici ve výši 15 milionů eur (16,6 milionu dolarů).

  • Anduril

    Americká obranně-technologická společnost Anduril představila tři nové systémy družicového užitečného zatížení, které již otestovala na oběžné dráze. Mezi nimi je také infračervený senzor určený ke sledování kosmických objektů nacházejících se ve stínu Země.

  • Iridium Communications

    Společnost Iridium Communications, kterou v rámci transakce v hodnotě 8 miliard dolarů přebírá společnost Rocket Lab, očekává, že získá další dlouhodobou zakázku od Pentagonu na družicovou komunikaci. Zároveň představuje nové technologické schopnosti, které by mohly rozšířit její působení v amerických vojenských komunikačních sítích.

  • Reflect Orbital

    Společnost Reflect Orbital, jejíž plány na odrážení slunečního světla do konkrétních míst na zemském povrchu vzbudily zájem i kontroverze, získala investici ve výši 73,5 milionu dolarů.

  • Globalstar

    Francie udělila společnosti Globalstar povolení k vypuštění a provozu 54 družic nové generace pro přímé spojení se zařízeními (D2D). Americký operátor plánuje zahájit jejich rozmísťování příští rok.

Zobrazit všechny krátké zprávy »

Naše podcasty

Doporučujeme

Objednejte si knihy našich autorů a nahlédněte tak do historie kosmonautiky.

Poděkování

Náš web běží spolehlivě díky perfektnímu servisu hostingu Blueboard.cz, děkujeme!

Pravopisnou kontrolu zajišťuje Korekthor.

Kosmonautix.cz

Vítejte na palubě

Načítám zabezpečený formulář…

Otevřít přihlášení na samostatné stránce ↗