استفاده از بادبان‌های خورشیدی در حفظ موقعیت ماهواره‌های قطبی

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از گیزمگ، ماهواره‌های مداری به طور مداوم جهان را از بالا تحت کنترل دارند و در پیش‌بینی آب و هوا و ردیابی عملیات‌های نظامی و پخش برنامه‌های رادیویی و تلویزیونی از اهمیت بالایی برخوردارند.

مشکلی که در این میان وجود دارد، فراگیر نبودن این ماهواره‌ها در سطح جهانی است. به عنوان مثال، گروهی از ماهواره‌ها را می‌توان در مدارهای هم‌مرز با زمین نصب کرد تا بتوانند به کره زمین اشراف داشته باشند. نگاه کردن به قطب‌های شمال و جنوب از عرض‌های جغرافیایی بالا مستلزم استفاده از ماهواره‌هایی در پایین مدارهای قطبی زمین است که تنها بتواند در عرض چند دقیقه از این ناحیه عبور کند.

آژانس فضایی اروپا طی پروژه‌ پنج ساله VisionSpace، مکانیک ماهواره‌های مداری را مورد آزمایش قرار داده است تا از این طریق به روش‌های غیرمرسوم رسیدن به مأموریت‌های فضایی دست یابد. یک ایده، کاربرد «مدارهای غیرکپلری» با استفاده از فناوری‌های نیروی محرکه خورشیدی است که مشابه روشی است که تلسکوپ فضایی کپلر را به مأموریت بازگرداند.

مدارهای کپلر، مدارهای بیضوی شکل کره زمین، ماه و ماهواره‌های مصنوعی هستند. همچنین «مدارهای غیرکپلری»، مدارهایی هستند که از تعادل پیچیده‌ نیروها برای تولید هر چیزی غیر از مدار معمولی استفاده می‌کنند. بهترین نسخه از این مدارها، «نقاط لاگرانژی» هستند که جاذبه دو جسم بزرگ را مانند زمین و خورشید، از تعادل خارج می‌کند؛ بنابراین، سرگردانی یک جسم کوچک در اطراف یک نقطه از فضا کم‌تر یا بیشتر می‌شود.

از این رو، آژانس فضایی اروپا اعلام کرده است که اقدام مشابهی را می‌توان برای برقراری تعادل روی قطب‌های کره زمین با استفاده از سفینه‌های فضایی ساده و بسیار سبک شامل بادبان خورشیدی و موتوری با نیروی محرکه برقی مانند رانشگر «Hall» انجام داد.

این بادبان خورشیدی بادهای خورشیدی را برای ایجاد رانش جذب می‌کند که آن را می‌توان با رانشگر حلقه‌ای و از طریق کسب نیرو از سلول‌های خورشیدی تعبیه شده در بادبان تقویت کرد.

بادبان خورشیدی و رانشگر به طور جداگانه نسبت مناسبی از رانش به وزن را ارائه نمی‌دهد ولی می‌تواند تعادل میان معادله نیروهای زمین و خورشید را برقرار کند و سفینه فضایی را با حداقل مصرف سوخت در مدار باریکی روی یکی از قطب‌های کره زمین قرار دهد.

به گفته محققان علوم مهندسی دانشگاه گلاسگو، در مأموریت‌های فضایی استاندارد از مدارهای معمول بیضوی کپلر استفاده می‌شود. با وجود این، پروژه VisionSpace خانواده جدید مدارها و سیستم‌های فضایی را در ابعاد گسترده مورد بررسی قرار می‌دهد که از فاکتورهای اضافی از قبیل فشار تابش خورشیدی، کشش هوا یا تقابلات جاذبه‌ای استفاده می‌کند.

مترجم: ندا اظهری