Slnečná plachetnica
Slnečná plachta (alebo svetelná plachta či fotónová plachta) je navrhovaná metóda pohonu vesmírnych lodí využívajúca tlak žiarenia slnečného svetla. Slovo "plachta" je analógiou s loďami, ktoré na pohyb využívajú vietor. Tento koncept prvýkrát navrhol v 17. storočí Johannes Kepler. Mal teóriu, že plachty možno prispôsobiť "nebeskému vánku".
V roku 1865 James Clerk Maxwell uverejnil svoju teóriu elektromagnetických polí a žiarenia. Ukázal, že svetlo (jedna z foriem elektromagnetického žiarenia) môže vyvíjať tlak na objekt. Tento tlak sa nazýva tlak žiarenia. To poskytlo základ pre vedecké poznatky o slnečnej plachte. Slnečné žiarenie vyvíja tlak na plachtu v dôsledku odrazu a malej časti, ktorá je absorbovaná.
Tlak slnečného žiarenia pôsobí na kozmické lode vo vesmíre alebo na obežnej dráhe okolo planéty. Napríklad typická kozmická loď, ktorá letí k Marsu, sa vplyvom slnečného tlaku posunie o tisíce kilometrov. Účinky sa predpovedajú pri plánovaní. Robí sa to už od čias prvých medziplanetárnych kozmických lodí v 60. rokoch 20. storočia. Tlak Slnka ovplyvňuje aj orientáciu lode, čo je faktor, ktorý sa zohľadňuje pri projektovaní kozmických lodí.
Koncepcia slnečnej plachty bola neskôr použitá vo vedeckej fantastike, napríklad v dielach Julesa Verna.
Ako by mohla vyzerať slnečná plachta (s malou kozmickou loďou).
Testovacia plachta 20x20 m
Teória
Myšlienka slnečnej plachty spočíva vo využívaní tlaku žiarenia zo Slnka na pohyb vesmírnej lode, pravdepodobne pomocou veľkých zrkadiel (veľké plochy odrážajúce svetlo). Nevýhodou tejto metódy je, že generovaný ťah je veľmi malý. Výhodou je, že nie je potrebná žiadna pohonná látka (pokiaľ je svetlo). V dôsledku toho sa považuje za možnú voľbu pre budúce kozmické lode. Doteraz sa ako experimenty používali len malé skúšobné verzie.
Celková sila pôsobiaca na slnečnú plachtu s rozmermi 800 x 800 metrov je napríklad vo vzdialenosti Zeme od Slnka približne 5 newtonov (1,1 lbf), čo z nej robí pohonný systém s nízkym ťahom, podobný kozmickým lodiam poháňaným elektrickými motormi. Keďže nepoužíva žiadne pohonné látky, sila pôsobí takmer neustále. Kolektívny účinok v priebehu času je dostatočne veľký na to, aby sa považoval za spôsob pohonu kozmických lodí.
História
Plány na prvé použitie tohto konceptu vypracovali v 70. rokoch 20. storočia Bruce Murray a Louis Friedman, dvaja výskumníci z Laboratória prúdového pohonu NASA v Pasadene v Kalifornii.
21. mája 2010 Japonská agentúra pre výskum vesmíru (JAXA) úspešne vypustila slnečnú plachtu IKAROS (Interplanetary Kite-Craft Accelerated by Radiation of The Sun). Použila slnečnú plachtu vo vesmíre medzi Zemou a Venušou. Išlo o prvé úspešné použitie slnečnej plachty.
V roku 2010 NASA vypustila plavidlo NANOSEL-D2 so slnečnou plachtou. Išlo o prvý úspech plavidla NASA so slnečnou plachtou.
Spoločnosť Planet Society so sídlom v Spojených štátoch amerických vypustila 2. júla 2019 satelit LightSail 2, ktorý je navrhnutý s využitím technológie solárnych plachiet. Ľahkú družicu vyniesla raketa Falcon Heavy spoločnosti SpaceX z Kennedyho vesmírneho strediska na Floride. Išlo o nízkorozpočtovú misiu financovanú z darov od 50 000 členov. Celkový rozpočet bol menej ako 7 miliónov USD. Koncom júla 2019 otvorila družica LightSail 2 svoju slnečnú plachtu. Trvalo to približne 3 minúty.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to slnečná plachta?
Odpoveď: Slnečná plachta (alebo svetelná plachta či fotónová plachta) je navrhovaná metóda pohonu vesmírnych lodí využívajúca tlak žiarenia, ktoré vyvíja slnečné svetlo.
Otázka: Kto prvý navrhol koncept slnečnej plachty?
Odpoveď: Prvýkrát túto koncepciu navrhol v 17. storočí Johannes Kepler.
Otázka: Čo publikoval James Clerk Maxwell, ktorý poskytol základ pre vedecké poznatky o slnečnej plachte?
Odpoveď: James Clerk Maxwell uverejnil svoju teóriu elektromagnetických polí a žiarenia, ktorá ukázala, že svetlo (jedna z foriem elektromagnetického žiarenia) môže vyvíjať tlak na objekt, známy ako tlak žiarenia.
Otázka: Ako pôsobí tlak slnečného žiarenia na vesmírne lode?
Odpoveď: Tlak slnečného žiarenia pôsobí na kozmické lode vo vesmíre alebo na obežnej dráhe okolo planéty, posúva ich o tisíce kilometrov a ovplyvňuje ich orientáciu.
Otázka: Kedy sa tento účinok prvýkrát zohľadnil pri plánovaní medziplanetárnych misií?
Odpoveď: Toto sa robí už od čias prvých medziplanetárnych kozmických lodí v 60. rokoch 20. storočia.
Otázka: V akých ďalších súvislostiach sa použil koncept slnečnej plachty?
Odpoveď: Koncept slnečnej plachty sa používal aj vo vedeckej fantastike, napríklad v dielach Julesa Verna.
