Năng lượng Mặt Trời

Friday, May 13, 2005

NASA thử nghiệm thành công buồm mặt trời


23:32' 11/05/2005 (GMT+7)

Cánh buồm mặt trời do NASA và Công ty Alliant Techsystems (ATK) chế tạo đã vượt qua cuộc thử nghiệm đầu tiên tại Mỹ vào hôm 10/5 khi được triển khai thành công trong phòng chân không lớn nhất thế giới (căn phòng này bắt chước môi trường vũ trụ).

Buồm mặt trời xoè ra trong phòng chân không.

Những người ủng hộ thám hiểm và chinh phục vũ trụ coi buồm mặt trời là một cách đẩy các phi thuyền mà không cần mang theo hàng tấn nhiên liệu. Thường thì nhiên liệu chiếm khoảng 25% trọng lượng của phi thuyền. Photon từ mặt trời sẽ đập vào những cách buồm chỉ mỏng bằng 1/30 sợi tóc người, truyền lực cho buồm để đẩy phi thuyền. Khi phi thuyền dần tăng tốc, về mặt lý thuyết nó có thể tới được vùng ngoài của Thái dương hệ nhanh hơn so với phi thuyền dùng nhiên liệu hoá học thông thường. Những cuộc thử nghiệm như trên sẽ là nền tảng để NASA chế tạo những còn tàu nghiên cứu mặt trời và thám hiểm phần còn lại của thái dương hệ.

Vào tháng 8/2004, Nhật Bản đã triển khai thành công hai cánh buồm mặt trời trong vũ trụ - một kỳ tích mà Mỹ vẫn chưa đạt được. Tuy nhiên, một số nhà khoa học cho rằng người Nhật Bản mới chỉ thử nghiệm các yếu tố của buồm mặt trời trong không gian. Trái lại, mục đích của NASA là thử nghiệm toàn bộ phi thuyền có sử dụng buồm mặt trời vào cuối thập kỷ này.

Trong khi đó, Hiệp hội hành tinh - một nhóm phi lợi nhuận tại Mỹ với tôn chỉ thúc đẩy khám phá vũ trụ - đang chuẩn bị phóng chiếc buồm mặt trời đầu tiên của hiệp hội này trên một tên lửa của Nga đặt trên tàu ngầm. Thời điểm phóng không muộn hơn ngày 31/5. Theo phát ngôn viên Susan Lendroth, buồm mặt trời dài 30m này có thể ở trong quỹ đạo trái đất nhiều tuần trước khi bốc cháy khi trở lại khí quyển.

  • Minh Sơn (Theo NewScientist)
Buồm mặt trời - phương tiện sạch tới các vì sao
15:28' 11/08/2004 (GMT+7)

Lần đầu tiên một loại vật liệu tinh xảo, có thể giúp phi thuyền tới được các hành tinh xa xôi bằng cách chinh phục tia mặt trời, đã được phóng thành công vào không gian.

Buồm mặt trời hình cỏ ba lá sau khi được triển khai.

Viện Khoa học Vũ trụ Nhật Bản đã sử dụng tên lửa S-310 để phóng hai cánh buồm mặt trời này. Đây là lần đầu tiên buồm loại này được thử nghiệm trong không gian. Mục đích của dự án là xác định liệu các cấu trúc gập phức tạp có thể mở ra sau khi phóng hay không. Buồm mặt trời là công nghệ rất hứa hẹn và một số chuyên gia vũ trụ cho rằng nó là cách tốt nhất để con người đưa phi thuyền tới các vì sao.

Buồm mặt trời là phi thuyền không có động cơ. Khi ánh sáng mặt trời chiếu xuống bề mặt của buồm, mỗi photon truyền một động lượng nhỏ cho cánh buồm, gia tốc nó ra xa khỏi Mặt trời và tiến về phía trước. Năng lượng liên quan rất nhỏ song trong một thời gian dài, nó có thể nâng buồm tới tốc độ cực lớn bởi không có ma sát trong không gian sâu để làm giảm tốc phi thuyền. Do vậy, phi thuyền có thể tới được các mục tiêu xa xôi trong một thời gian nhất định.

Tuy nhiên, tìm ra một loại vật liệu có khả năng trải ra trên một diện tích rộng lớn song phải đảm bảo điều kiện nhẹ và đủ chắc là rất khó khăn. Hai cánh buồm mặt trời do Cơ quan Vũ trụ Nhật Bản thử nghiệm sử dụng một chất polyimide phản chiếu và chỉ dày 0,0075mm. Tên lửa S-310 đã rời Trung tâm Vũ trụ Uchinoura vào đầu tuần này. Sau khi lên tới độ cao 150km, cánh buồm mặt trời đầu tiên, có hình tròn với bốn mảng tách biệt, được mở ra thành hình cỏ ba lá, rộng 10m. Ở độ cao 170km, cánh buồm này được thả ra và cánh buồm thứ hai được triển khai. Nó có thiết kế tương tự song có sáu mảng tách biệt và do đó mở ra giống như một chiếc quạt nhiều nếp gấp.

6 phút 40 giây sau khi rời Trái đất, tên lửa lao xuống đại dương ở ngoài khơi Kagoshima. Sau đó, cả hai cánh buồm bốc cháy khi chúng đi vào khí quyển Trái đất. Thí nghiệm trên của Nhật Bản tương tự thí nghiệm buồm không gian Znamia của Nga. Znamia được thả từ Trạm Vũ trụ Mir vào năm 1993. Tuy nhiên, cuộc thử nghiệm lần này kiểm tra việc cải tiến cách gập buồm - yếu tố quan trọng đối với việc gói cấu trúc này vào một tên lửa nhỏ và sau đó triển khai nó trong không gian. Nó chỉ ra rằng các cấu trúc lớn và nhẹ như vậy có thể hoạt động trong không gian.

Vào cuối năm nay, Hiệp hội Hành tinh của Mỹ hy vọng thử nghiệm cánh buồm mặt trời có chức năng đầy đủ đầu tiên - Cosmos 1. Vào tháng 7/2001, tổ chức này đã thử nghiệm triển khai buồm mặt trời trong không gian song tên lửa đã nổ tung, phá huỷ cánh buồm đó. Louis Friedman, giám đốc dự án, coi cuộc thử nghiệm trên của Nhật Bản là một bước tiến quan trọng hướng tới việc hiện thực hoá một cánh buồm mặt trời thực sự. Ông nói: ''Mọi cuộc thử nghiệm trong không gian đều quan trọng''.

Theo ước tính của kỹ sư Wolfgang Seboldt thuộc Trung tâm Vũ trụ Đức, để đạt được lực đẩy cần thiết, buồm mặt trời sẽ phải rộng 50m và nặng không quá 100kg. Cơ quan Vũ trụ châu Âu đã ngừng dự án của Seboldt vào mùa xuân năm nay sau khi kết luận chi phí của buồm mặt trời cao hơn so với dự đoán trước kia. Mặc dù Nhật Bản đã phóng thử nghiệm thành công buồm mặt trời song Seboldt khuyến cáo phía trước vẫn là một chặng đường dài trước khi chúng ta có thể nhìn thấy một cánh buồm mặt trời tới các vì sao. Nguyên nhân là các nhà khoa học vẫn chưa biết lực tác động của tia mặt trời đối với buồm.

Nhà vật lý Thomas Gold thuộc ĐH Cornell (Mỹ) cho rằng buồm mặt trời có thể không hoạt động. Mặc dù vậy, những người tham gia vào các dự án trên vẫn tin tưởng vào mục đích của họ. Friedman cho rằng Gold đã bỏ qua hiệu ứng lượng tử của photon. Ông cũng thừa nhận Cosmos 1 sẽ đối mặt với một số vấn đề chưa thể xác định khi ở trong không gian và cách duy nhất là chờ đem xem nó hoạt động thế nào.

  • Minh Sơn (Theo Nature, NewScientist)
Lên sao Hỏa trong một tháng bằng buồm mặt trời
11:02' 02/02/2005 (GMT+7)

Trong tương lai, nhờ có buồm mặt trời, phi thuyền từ trái đất lên sao Hỏa sẽ chỉ còn mất đúng một tháng, nhanh gấp 7 lần so với phi thuyền chở robot thăm dò Spirit và Opportunity.

Buồm mặt trời thực chất chỉ là những tấm gương lớn.

Nhóm nghiên cứu, bao gồm Gregory Benford thuộc ĐH California và người anh trai James Benford, đã sử dụng năng lượng vi sóng từ trái đất để đun nóng các phân tử dễ bay hơi của lớp sơn đặc biệt trên tấm buồm mặt trời của phi thuyền. Lực đẩy tạo ra khi các phân tử tách khỏi buồm sẽ giúp nâng tốc độ bay của phi thuyền lên nhiều lần.

Về bản chất, buồm mặt trời chính là những tấm gương khổng lồ. Photon ánh sáng mặt trời nẩy ra khỏi bề mặt, tạo ra một lực đẩy nhẹ trên tấm buồm. Khi chế tạo một tấm buồm mặt trời cách đây 5 năm, hai anh em nhà Benford đã hình thành ý tưởng tăng cường hiệu ứng này.

Hai người thử nghiệm bằng cách bắn vi sóng vào một tấm buồm cực mỏng làm từ lưới carbon. Họ ngạc nhiên khi thấy tấm buồm phải chịu một lực mạnh gấp vài lần so với dự kiến. Hóa ra nhiệt độ từ tia vi sóng đã khiến cho khí carbon monoxit thoát ra từ bề mặt buồm, và sức nẩy từ các phân tử khí tạo thêm lực đẩy cho tấm buồm.

Theo giải thích của hai anh em Benford, tên lửa sẽ đưa phi thuyền lên quỹ đạo thấp của trái đất, ở độ cao khoảng 300km. Sau đó, phi thuyền giương tấm buồm mặt trời rộng 100m ra, và thiết bị truyền sóng mặt đất sẽ bắn tia vi sóng để làm nóng nó lên. Họ tính toán rằng một giờ bắn tia vi sóng có thể giúp phi thuyền tăng vận tốc lên tới 60 km/giờ, nhanh hơn bất cứ phi thuyền nào từ trước đến nay. Nhờ vậy, phi thuyền sẽ chỉ mất một tháng để lên sao Hỏa, so với 7 tháng như trước đây.

  • Khánh Hà (Theo Newscientist)

0 Comments:

Post a Comment

<< Home