NASAs første solsejl
Af Steen Eiler Jørgensen,
onsdag 26. jan 2011 kl. 23:33
Som man har kunnet se på strømmen af rumfartsnyheder den sidste uges tid, er det lykkedes NanoSail-D2 at deploye sit solsejl. Tillykke med det.
NanoSail-D2 med udfoldet solsejl. Grafik: NASA.
Mens princippet bag solsejl er relativt simpelt, er det temmelig kompliceret i praksis. Det gælder (som sædvanlig) om at konstruere en temmelig stor struktur af et stof med meget høj styrke som ikke vejer noget.
Men hvor meget goddaw er der i grunden i sådan et solsejl?
Sejlet virker ved at lyset fra solen skubber til det. Helt konkret udnytter den strålingstrykket
hvor Phi er fluxen fra solen i afstanden r, givet ved
hvor Lo er solens luminositet, 3,86 · 10^26 W.
Dette gælder for absorberet stråling. Reflekteres strålingen fuldstændigt, må strålingstrykket blive fordoblet. Betragter vi nu et sejl med areal A, reflektans eta, transmittans nul (stråling kan kun reflekteres eller absorberes) og hvis normalvektor danner vinklen theta med retningen til solen, får jeg den samlede kraft, sollyset udøver på solsejlet, til
(Nogen, der er uenige? Speak up!) For NanoSail-D2's vedkommende, med et oplyst solsejlsareal på 10 m² og under antagelse af 100 % reflektion, bliver kraften ca. 92 µN, hvis sejlet vender front mod solen. Og det lyder jo ikke af alverden. Nanosail-D2 vejer fire kilo, så denne undselige kraft giver anledning til en acceleration på 23 µm/s², hvilket jo heller ikke lyder af meget.
Det er så her, tiden kommer ind i billedet. Denne svage acceleration giver faktisk anledning til en hastighedsændring på det meste af trekvart kilometer pr. sekund over et års tid. Og nu begynder vi at snakke om noget, der er til at tage og føle på. Det er mere end den gevinst på 465 m/s gange cosinus til breddegraden, man får ud af at opsende sine raketter østover.
Virkelig spændende teknologi. Hvem ved – måske bliver det solsejl, mennesker vil sejle til det ydre solsystem med.
Det eneste jeg sidder og funderer over nu er det strålingstryk. Jeg kan godt se på enhederne, at flux divideret med hastighed giver et tryk. Men en decideret udledning af udtrykket tror jeg ikke jeg har i nogen af mine gamle fysikbøger. En hurtig googling giver mig heller ikke noget brugbart. Er der nogen, der kan give et par fifs?
1
