Doteraz sa za hranicu našej slnečnej sústavy dostali iba dve človekom vytvorené zariadenia – sondy Voyager 1 a Voyager 2. V budúcnosti sa však za túto hranicu môžu dostať vďaka vyvíjanému solárnemu pohonu aj prvé vesmírne lode. NASA začala experimentovať s nápadom starým desiatky rokov, ktorý ale môže jedného dňa dostať prvých ľudí do medzihviezdneho priestoru, informuje Wired.

Budúcnosť pohonu pre vesmírne lety nemusí tkvieť len v spaľovaní raketového paliva. Vesmírna agentúra NASA totiž pracuje na pohone, ktorého koncept je známy už celé dekády, no prvý reálny test sa uskutočnil až nedávno.

Aj keď to môže znieť ako výňatok zo sci-fi, Jason Benkoski z laboratória aplikovanej fyziky na Univerzite Johnsa Hopkinsa verí, že práve solárny tepelný pohon môže byť pre ľudstvo kľúčom k letom do medzihviezdneho priestoru.

Budúcnosť medzihviezdnych letov môže zaistiť solárny pohon s héliom

Pre testovanie pohonu už bol vytvorený špeciálny simulátor, ktorý dokáže simulovať žiarenie 20 Sĺnk. Ako má takýto pohon fungovať? Hlavným princípom takéhoto solárneho pohonu je expanzia tekutého hélia vplyvom tepla vytvoreného množstvom LED diód. Po absorbovaní tepla hélium expanduje do vytvorených kanálov, kadiaľ putuje až k tryske, v ktorej sa uvoľní a vytvorí ťah.

Aj keď takýto koncept pohonu nemusí vyzerať príliš sľubne, Benkoski a jeho tím dokázali prvýkrát v histórii overiť tento pohon v prvom experimente. Doteraz iba teoretický náčrt pohonu sa tak pomaly pretavuje do reality.

Zobraziť celú galériu (3)

NASA

Celý experiment prebiehal pri využití upraveného lodného kontajnera, ktorý obsahoval tisícky LED diód vytvárajúcich dostatočne veľké teplo pre expanziu tekutého hélia. Takýto pohon by potom mohol v budúcnosti pri vesmírnych letoch získavať energiu zo Slnka.

Pokus teda dokázal, že slnečný termálny pohon už nie je viac len teóriou, ale fungujúcim experimentom, ktorý môže jedného dňa prerásť do reálneho pohonu vesmírnych lodí pri ceste do medzihviezdneho priestoru, kam by sa dnes využívané rakety nedostali.

Za hranicu heliosféry sa dostali len dve sondy

Tento priestor doteraz dosiahli len v úvode spomenuté sondy Voyager 1 a Voyager 2, no pre vedcov išlo o pomyselný „bonus“ popri ich hlavných misiách, ktorými bolo skúmanie Jupitera, Saturnu, Uránu a Neptúnu. Po dekádach putovania vesmírom však opustili heliosféru a pokračujú na ceste do medzihviezdneho priestoru.

Zobraziť celú galériu (3)

NASA/JPL-Caltech

Ani jedna zo sond však nebola vybavená potrebnými nástrojmi, ktorými by mohli skúmať, čo sa deje za hranicou našej slnečnej sústavy. Navyše sa obe pohybujú relatívne pomaly rýchlosťou zhruba 48 000 km/h, kvôli čomu im trvalo opustiť solárny systém celé dekády.

Teória funguje, prax bude omnoho náročnejšia

Nový solárny pohon, na ktorom NASA pracuje, však bude pre uplatnenie pri reálnej misii vyžadovať špecifické úpravy. Aj keď teoreticky dokáže poskytnúť rýchlosť takmer 322 000 km/h, bude potrebné vyriešiť mnoho ďalších prekážok. Doteraz vedci totiž poznajú len málo materiálov, ktoré by boli vhodné pre let lode alebo sondy s takýmto pohonom a dokázali zniesť ohromne vysoké teploty.

Teplotná odolnosť by bola potrebná kvôli Oberthovmu efektu, pri ktorom by sonda s týmto solárnym pohonom musela preletieť v „tesnej“ blízkosti Slnka vo vzdialenosti zhruba 1,6 milióna kilometrov, aby využila jeho silnú gravitáciu, ktorá poslúži pri lete ako „prak“.

Zobraziť celú galériu (3)

NASA / GSFC / SDO

Veľká gravitačná sila Slnka slúži ako násobič rýchlosti, pokiaľ raketa alebo sonda pri prelete v tesnej blízkosti zapne motory. Pomocou gravitácie je pri Oberthovom efekte „vystrelená“ omnoho vyššou rýchlosťou. Čím viac sa priblíži k Slnku, tým väčší efekt dosiahne.

Aj tu teda nastáva veľká prekážka. Vedci totiž plánujú v roku 2025 preletieť popri Slnku so solárnou sondou Parker vo vzdialenosti 6,4 milióna kilometrov, čím bude dosiahnutá rýchlosť až 692 000 km/h, teda viac ako dvojnásobná rýchlosť, akú má dosiahnuť sonda na spomínaný solárny pohon.

Zobraziť celú galériu (3)

Solárna sonda Parker. Zdroj: University of Michigan

Pokiaľ chce táto sonda zrýchliť na 322 000 km/h, bude musieť preletieť popri Slnku naozaj blízko a tepelný štít by musel zniesť vysoké teploty. Po dobu asi 2,5 hodiny by bola sonda vystavená teplote až 2482 °C, pokým dokončí manéver. Takéto teplo však stačí na to, aby sa roztavil aj tepelný štít a došlo k poškodeniu celej sondy. Vedci však poznajú špeciálne materiály, ktoré by takéto podmienky mohli zvládnuť.

NASA vyvinula materiál, ktorý by slúžil ako povrchová ochrana tepelného štítu pre zvýšenie tepelnej odolnosti. V kombinácii s vodíkovým chladením by tak mohol byť tepelný štít dostatočne účinný na to, aby ochránil sondu pred horúcim Slnkom. Ďalším problémom je však horúci vodík, ktorý by sa ohrial vplyvom vysokého tepla.

Ten by sa totiž dokázal dostať aj cez uhlíkové jadro tepelného štítu. V praxi to znamená, že vnútro kanálov pre vodíkové chladenie by muselo byť pokryté extrémne odolným materiálom. A vedci zatiaľ nemajú dostatok dát a poznatkov z experimentov s takýmito materiálmi, najmä pri tak extrémnych teplotách, ktoré by boli dosiahnuté pri prelete popri Slnku.

Pred vedcami stojí náročná úloha

Hoci teda NASA zvládla prvý experiment so solárnym termálnym pohonom pomocou expanzie hélia, vedcov čaká omnoho náročnejšia úloha. Počas pokusu totiž nebol využitý systém, ktorý by mohol reálne letieť do vesmíru a uskutočniť spomenutý manéver.

Zobraziť celú galériu (3)

NASA

Vedci preto musia prísť s efektívnym riešením a materiálmi, ktoré by mohli byť využité v praxi pri skutočnom prelete popri Slnku v tesnej blízkosti a zvládli extrémne podmienky.