Sluneční plachetnice
Sluneční plachta (nebo také světelná plachta či fotonová plachta) je navrhovaná metoda pohonu kosmických lodí využívající tlaku záření slunečního světla. Slovo "plachta" je analogií k lodím, které k pohybu využívají plachtu, aby využily vítr. Tento koncept poprvé navrhl v 17. století Johannes Kepler. Měl teorii, že plachty lze přizpůsobit "nebeskému vánku".
V roce 1865 zveřejnil James Clerk Maxwell svou teorii elektromagnetických polí a záření. Ukázal, že světlo (jedna z forem elektromagnetického záření) může vyvíjet tlak na objekt. Tento tlak se nazývá tlak záření. To poskytlo základ pro vědecké poznatky o sluneční plachtě. Sluneční záření působí na plachtu tlakem způsobeným odrazem a malou částí, která je pohlcena.
Tlak slunečního záření působí na kosmické lodě ve vesmíru nebo na oběžné dráze kolem planety. Například typická kosmická loď, která letí k Marsu, se vlivem slunečního tlaku posune o tisíce kilometrů. Účinky se předpovídají při plánování. To se děje již od dob prvních meziplanetárních sond z 60. let 20. století. Sluneční tlak má také vliv na orientaci lodi, což je faktor, který se zahrnuje do návrhu kosmické lodi.
Koncepce sluneční plachty byla později použita ve sci-fi literatuře, například v dílech Julese Verna.
Jak by mohla vypadat sluneční plachta (s malou kosmickou lodí).
Zkušební plachta 20x20 m
Teorie
Myšlenka sluneční plachty spočívá ve využití tlaku záření ze Slunce k pohybu kosmické lodi, pravděpodobně pomocí velkých zrcadel (velké plochy odrážející světlo). Nevýhodou této metody je, že generovaný tah je velmi malý. Výhodou je, že není potřeba žádné pohonné hmoty (pokud je světlo). V důsledku toho je považována za možnou variantu pro budoucí kosmické lodě. Doposud byly jako experimenty použity pouze malé testovací verze.
Například celková síla působící na sluneční plachtu o rozměrech 800 x 800 metrů je ve vzdálenosti Země od Slunce přibližně 5 newtonů (1,1 lbf), což z ní činí pohonný systém s nízkým tahem, podobný kosmickým lodím poháněným elektrickými motory. Protože nepoužívá žádné pohonné látky, působí síla téměř neustále. Kolektivní účinek v průběhu času je dostatečně velký na to, aby mohl být považován za způsob pohonu kosmických lodí.
Historie
Plány na první použití tohoto konceptu vypracovali v 70. letech 20. století Bruce Murray a Louis Friedman, dva výzkumníci z Laboratoře proudového pohonu NASA v kalifornské Pasadeně.
Dne 21. května 2010 Japonská agentura pro výzkum vesmíru (JAXA) úspěšně vypustila sluneční plachtu IKAROS (Interplanetary Kite-Craft Accelerated by Radiation of The Sun). Použila sluneční plachtu v prostoru mezi Zemí a Venuší. Jednalo se o první úspěšné použití sluneční plachty.
V roce 2010 NASA vypustila solární plachetnici NANOSEL-D2. Jednalo se o první úspěch plavidla NASA se sluneční plachtou.
Společnost Planet Society se sídlem ve Spojených státech vypustila 2. července 2019 družici LightSail 2, která je navržena s využitím technologie solárních plachet. Lehkou družici vynesla raketa Falcon Heavy společnosti SpaceX z Kennedyho vesmírného střediska na Floridě. Jednalo se o nízkorozpočtovou misi financovanou z darů 50 000 členů. Celkový rozpočet činil méně než 7 milionů USD. Koncem července 2019 otevřela družice LightSail 2 svou sluneční plachtu. Trvalo to asi 3 minuty.
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to sluneční plachta?
Odpověď: Sluneční plachta (nebo také světelná plachta či fotonová plachta) je navrhovaná metoda pohonu kosmických lodí využívající tlaku záření, které působí na sluneční světlo.
Otázka: Kdo jako první navrhl koncept sluneční plachty?
Odpověď: Tento koncept poprvé navrhl v 17. století Johannes Kepler.
Otázka: Co publikoval James Clerk Maxwell, který poskytl základ pro vědecké poznatky o sluneční plachtě?
Odpověď: James Clerk Maxwell publikoval svou teorii elektromagnetických polí a záření, která ukázala, že světlo (jedna z forem elektromagnetického záření) může vyvíjet tlak na objekt, tzv. tlak záření.
Otázka: Jak působí tlak slunečního záření na kosmické lodě?
Odpověď: Sluneční tlak působí na kosmické lodě ve vesmíru nebo na oběžné dráze kolem planety, posouvá je o tisíce kilometrů a ovlivňuje jejich orientaci.
Otázka: Kdy byl tento vliv poprvé vzat v úvahu při plánování meziplanetárních misí?
Odpověď: Toto se děje již od dob prvních meziplanetárních sond v 60. letech 20. století.
Otázka: V jakých dalších souvislostech byl koncept sluneční plachty použit?
Odpověď: Koncept sluneční plachty byl použit také ve vědeckofantastické literatuře, například v dílech Julese Verna.
