¿Cómo lograron los humanos la navegación espacial interestelar? Zhang Weimin I. Nave espacial de vela ligera: un fracaso de los científicos al desperdiciar el dinero de la gente. Durante mucho tiempo, la gente ha estado ansiosa por deshacerse de su dependencia exclusiva de los cohetes, encontrar nuevos métodos de energía y hacer realidad el sueño de que los seres humanos viajen por el espacio. Uno de ellos es crear velas solares para utilizar la energía solar para la navegación espacial. En agosto de 2004, la vela solar desarrollada por los japoneses fue lanzada al espacio, realizó un breve experimento suborbital a una altitud de 170 kilómetros y comenzó dos experimentos suborbitales con una longitud de aproximadamente 65.438 kilómetros. Actualmente, la NASA también está realizando investigaciones sobre naves espaciales con velas solares y ha realizado mucho trabajo experimental para seleccionar materiales para fabricar velas solares. También ha discutido cómo lanzar y desplegar velas solares en el espacio. Estados Unidos predice que la nave espacial de vela solar que zarpará en 2010 viajará durante más de 15 años y volará 3.700 millones de kilómetros hasta el borde del sistema solar. Hace ya 400 años, el famoso astrónomo Kepler imaginó la posibilidad de utilizar únicamente la energía de la luz solar, sin transportar energía alguna, para hacer que una nave espacial viajara a toda velocidad por el espacio. Una vez observó que la cola humeante del cometa "temblaba constantemente" bajo la influencia de la luz solar. Kepler también calculó el empuje específico que la luz solar podría proporcionar a una nave espacial. Pero no fue hasta 1924 que Tsiolkovsky, un pionero de la industria espacial rusa, y su colega Zander propusieron claramente que "la velocidad del universo puede obtenerse mediante el empuje generado por la luz solar que brilla sobre un espejo enorme y delgado". Fue a Tsander a quien se le ocurrió por primera vez la idea de una vela solar, una vela de metal ultrafina envuelta en plástico duro, que se convirtió en la base para la construcción de velas solares en la actualidad. En 1984, Robert L. Forward, físico del Laboratorio de Investigación de Hughes Aircraft Company en los Estados Unidos, propuso en su histórico artículo la idea de utilizar la antigua tecnología de velas para viajes interestelares. Así como los fuertes vientos pueden impulsar un velero a través del océano, un poderoso rayo láser puede impulsar una nave espacial con una gran vela a través del espacio. Después de que el rayo láser incide en la vela, se convierte en energía e impulsa la nave espacial hacia adelante. Los científicos imaginan utilizar láseres en el sistema solar para impulsar una nave espacial, acelerándola gradualmente hacia mundos distantes. Un rayo láser enfocado podría impulsar un velero aún más hacia el sistema solar Alfa Sagitario que la luz solar porque el rayo láser no diverge ni se debilita con la distancia como lo hace la luz solar. Basándose en las ideas de Forward, Frisbie describió el plan de viaje de la humanidad a Escorpio, de 55 estrellas. Utilizó una "vela" de membrana de aluminio de 600 millas de ancho para propulsar la nave espacial, con el módulo de viaje ubicado en el medio de la vela. Un rayo láser de alta energía generado por un láser erigido en la órbita terrestre o en la superficie de la luna se enfoca en la "vela" de la nave espacial a través de un espejo y la impulsa. El láser funcionará durante varios años para garantizar que la nave espacial alcance su velocidad de crucero. Luego se reinicia el trabajo para ayudar a frenar la nave espacial unos años antes de que llegue a su destino. El punto de fusión del aluminio es 65,438+0,220 grados Fahrenheit. Frisby propuso la idea de una "vela" de gran tamaño para resolver el problema de la disipación de calor en la propia "vela", y el sobrecalentamiento de la "vela" es causado por rayos láser de alta energía. Si planea montar la "vela" de una nave espacial en el espacio, debe utilizar materiales más ligeros y flexibles. Jeffrey Landis, del Centro de Investigación Glenn de la NASA, está estudiando películas hechas de niobio (que se funde a 4.490 grados Fahrenheit) o ​​diamante (que se descompone en grafito a 3.270 grados Fahrenheit). Los materiales de alta temperatura pueden resistir rayos láser con puntos más pequeños pero densidades de energía más altas. La "vela" de diamante tiene la misma función que la "vela" de aluminio de Frisby, pero permite que la nave espacial acelere más rápido, acortando el tiempo de viaje interestelar. Si se utiliza un rayo láser para ayudar a los humanos a volar a 55 Scorpius, la potencia de salida del láser será increíble. Según las estimaciones de Frisby, la producción de energía estabilizada por láser necesaria para impulsar la nave espacial debería alcanzar los 17.000 billones de vatios. Para lograr una producción de energía tan grande, Frisby propuso utilizar un dispositivo especial para concentrar la energía solar para bombear el láser, es decir, el láser produce un rayo convergente y coherente de alta energía bajo la acción del sol. De hecho, físicos de la Universidad de Chicago han demostrado un nuevo sistema que puede aumentar 84.000 veces la densidad de la luz ordinaria. Hasta ahora, los ingenieros han desarrollado un velero espacial simple, pero que utiliza energía solar en lugar de rayos láser. En los próximos meses, la Planetary Society, una organización privada de entusiastas del espacio, planea botar su primer velero propulsado por energía solar. Llamado Cosmos 1, el "velero" pesa 50 libras y su "vela" de aluminio tiene 100 pies de ancho. El proyecto "Velero" fue lanzado en un submarino desde el Mar de Barents en el Océano Ártico en 2005. Después de abandonar la atmósfera, la luz del sol lo empujará a una órbita más alta. El vehículo de vela solar "Cosmos 1" entró en el espacio el 21 de junio de 2005 y desplegó su hermoso cuerpo de vela en los días siguientes. Esta es la primera vez en miles de años que los humanos han utilizado con éxito la energía solar para volar. Este tipo de nave espacial propulsada por la luz solar no llega al espacio mediante nuestro método común de lanzamiento de cohetes terrestres, sino que comienza su viaje mediante la forma única de lanzamiento submarino desde un submarino. Fue llevado a la base naval de Sevomorsk, cerca de Murmansk, Rusia, cuatro semanas antes del lanzamiento. Durante las siguientes cuatro semanas, después de que se probó la vela y se instaló y cargó el equipo de batería, se colocó en la ojiva del cohete Wave de tres etapas.

Tres días antes del lanzamiento, el cohete fue transportado al submarino nuclear estratégico ruso "Delta" III. Allí permaneció en el submarino y esperó medio día antes de su lanzamiento en el mar de Barents. El 21 de junio de 2005, unos 20 minutos después del lanzamiento del cohete "Inspur" desde el submarino, la tercera etapa del cohete se cayó. En este momento, Cosmos 1 debería entrar en una órbita a 512 millas de la Tierra. 37 minutos más tarde se abrió la vela solar. En solo un día, Cosmos 1 acelerará a 310 kilómetros por hora. Al mismo tiempo, a medida que la velocidad siga aumentando, la nave espacial entrará en una órbita más alejada de la Tierra. "Universe 1" también viene con un CD en el que muchos inventores han dejado sus propias palabras. Uno de los científicos dijo lo siguiente: "Nuestros antepasados ​​aprendieron a fabricar velas muy temprano para utilizar el viento de la naturaleza para navegar en el mar y compensar su falta de potencia de remo. Aunque no podemos saber qué hicieron nuestros predecesores ahora. . nombre, pero respetamos su inteligencia y coraje. Es su espíritu pionero el que nos permite explorar cómo encontrar velas en el vasto universo, por lo que tenemos el resultado del 'Universo 1'." es cómo aprovechar el poder de la libertad en el universo. "Universo 1" utiliza la vela para sentir la débil presión del sol, aumentando así continuamente su velocidad y altura. La vela consta de ocho velas solares triangulares ultrafinas que utilizan la energía recibida del sol para sustentar su vuelo. Cada una de estas ocho velas solares tiene 14 metros de largo y es una combinación similar a un molino de viento. La presión de la luz solar es mínima. La razón por la que no sentimos ninguna presión bajo la luz solar más intensa es porque la fuerza es de sólo 9 Newtons en un kilómetro cuadrado. Tiene la ventaja de no agotarse. Comparada con el combustible que los cohetes y los transbordadores espaciales han consumido rápidamente, la luz solar es una fuente inagotable de energía que siempre impulsará al "Universo 1" hacia adelante. Debido a que estas velas están hechas de una fina película de poliéster, son muy sensibles a la luz y pueden impulsarlas hacia adelante con sólo una pequeña cantidad de fuerza cuando se exponen a la luz solar. Lo más sorprendente del universo que convierte al Sol en empuje 1 es su constante aceleración. Si todo va bien, un día después de que entre en el espacio y despliegue sus velas, su velocidad aumentará en 160 kilómetros. Después de 100 días, la velocidad del Universo 1 puede alcanzar los 16.000 kilómetros. Si puede volar durante tres años, la velocidad aumentará a 160.000. Si se utiliza para detectar Plutón, se puede lograr en menos de cinco años, mientras que se espera que el "Proyecto Horizonte" de la NASA que utiliza naves espaciales ordinarias para detectar Plutón tarde más de diez años. Al respecto, el profesor Friedman, principal responsable del proyecto "Universo 1", afirmó que el objetivo del vehículo de prueba es encontrar una nueva herramienta de vuelo interestelar. Dado que su vuelo depende de velas solares para obtener energía, el avión no necesitará transportar combustible cuando entre al espacio, por lo que este también será un método técnico eficaz para que el avión vuele entre estrellas durante mucho tiempo. Como la primera nave espacial del mundo con vela solar impulsada por energía solar, el Universo 1 fue lanzado el día 21 llevando el sueño de la humanidad de realizar la navegación interestelar, pero pronto perdió contacto con la Tierra. El 23 de junio de 2005, la Sociedad Planetaria Americana, responsable del plan de vuelo "Universe One", admitió que las esperanzas de supervivencia de esta nave espacial de vela solar eran casi nulas y que era probable que se estrellara poco después de su lanzamiento. La Sociedad Planetaria Estadounidense emitió un comunicado que decía: "En las últimas 24 horas, la Agencia Espacial Rusa llegó a la conclusión hipotética de que el cohete Verna que transportaba el Cosmos 1 sufrió un mal funcionamiento durante la primera etapa del lanzamiento. Esto significa que perdimos el Cosmos 1". "El comunicado decía que "algunas indicaciones inconsistentes obtenidas de otras fuentes" indican que Cosmos 1 puede no haberse estrellado, sino que entró en una órbita más baja de lo planeado originalmente. Sin embargo, la Sociedad Planetaria cree que la posibilidad de que la nave espacial entre en otra órbita es "probablemente muy pequeña". "Cosmos 1" fue lanzado a tiempo desde el submarino nuclear ruso "Borisogrebsk" bajo el Mar de Barents el día 21 y se embarcó en un viaje al espacio. Al principio, la señal Doppler recibida por la Tierra mostró que todo era normal, pero unos 20 minutos después, cuando la nave espacial estaba en órbita y el motor estaba encendiendo, la estación de control terrestre de repente recibió señales caóticas irregulares y posteriormente perdió contacto con la nave espacial. . Los oficiales de la Flota del Norte de Rusia revelaron más tarde que el Cosmos 1 pudo haberse estrellado debido a que el motor de un cohete propulsor se atascó. Riesgos de la nave espacial de vela ligera: Es probable que se convierta en una bola de fuego y desaparezca en el vasto espacio. Aunque el diseño es ligero y magnífico, según los diseñadores, los riesgos siempre están presentes: como cada vela solar tiene sólo 0,005 mm de espesor y como la película de poliéster se quema con el intenso calor del sol, puede derretirse fácilmente formando una alta temperatura. -Bola de fuego de velocidad después de varios meses de vuelo. Desaparece en el espacio. Las velas solares funcionan reflejando la luz solar (fotones) de la vela. Debido a que las fuerzas son mutuas, cuando la vela solar "empuja" al fotón hacia atrás, el fotón también reaccionará en la vela solar. Es esta fuerza de reacción la que impulsa la nave espacial hacia adelante. Hopi Price, director de navegación solar en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, cree que este método de propulsión sin combustible abrirá una nueva forma de viaje interestelar. Sin embargo, dado que la luz del sol se debilita con la distancia, el velero solar no podrá avanzar cuando esté lejos del sol. Es bastante difícil controlar la actitud de la vela ligera y nadie sabe qué tan estable es. El controlador sólo puede controlarlo de forma remota para apuntar al sol con ondas de radio invisibles. Una vez que ocurre un problema técnico, la vela solar puede ser "desviada" por el sol y perder su dirección. Si utiliza la luz del sol, las desventajas son obvias. En primer lugar, la relación empuje-peso de las velas ligeras es extremadamente pequeña. En segundo lugar, cuando un avión que utiliza una vela ligera se aleja del sol, la intensidad de la luz solar será cada vez menor y la presión será cada vez menor hasta que sea insignificante y la vela ligera ya no será acelerada por la presión.