Vận Động Bằng Ánh Sáng: Cánh Buồm Mặt Trời và Đuôi Sao Chỏm
Trong thời kỳ Hải Tặc, các con thuyền vòng quanh thế giới trên các chuyến thám hiểm và thương mại. Thời kỳ đó kết thúc vào thế kỷ 19, khi động cơ hơi nước chạy bằng than cốc bắt đầu thay thế sức gió. Bây giờ chúng ta có thể đang bước vào một thời kỳ mới của cánh buồm—nhưng lần này ở không gian. Ngược lại lịch sử, động cơ và nhiên liệu có thể được thay thế bằng cánh buồm trên một số tàu vũ trụ, không phải bởi gió mà bởi ánh sáng.
Ý tưởng này vẫn đang trong quá trình phát triển, nhưng chúng ta biết rằng nó hoạt động. Chỉ vài tuần trước, NASA đã cất cánh cánh buồm trên tàu thử nghiệm tham vọng nhất đến nay, một vệ tinh mang tên Hệ Thống Cánh Buồm Mặt Trời Composite Tiên Tiến (ACS3). Nó có một cánh buồm vuông rộng 9 mét cho phép nó điều chỉnh quỹ đạo của mình.
Để thực sự đi đến một nơi nào đó, bạn sẽ cần một cánh buồm lớn hơn nhiều, và nỗ lực của NASA để xây dựng một cánh buồm bao gồm 1.650 mét vuông đã bị hủy vào năm 2022 vì không khả thi, với ngân sách. Nhưng đó chỉ là một vấn đề triển khai, mà chắc chắn con người thông minh có thể giải quyết.
Để rõ ràng, điều này không giống như việc đặt các tấm panel mặt trời trên mái nhà của bạn để tạo ra điện. Rất nhiều tàu vũ trụ và xe thám hiểm hành tinh đã sử dụng chúng. Đây chính là cánh buồm nhẹ và sáng bóng thực sự được ánh sáng mặt trời đẩy. Vâng, bạn có thể hỏi: Làm sao ánh sáng có thể di chuyển một vật thể vật lý?
Đuôi Sao Chỏm
Câu hỏi hay! Cuối cùng, khi ai đó nói họ “bị sốc” bởi vẻ đẹp của mặt trời mọc, chúng ta không tưởng tượng rằng họ thực sự bị đánh gục. Nhưng ánh sáng phản xạ từ một bề mặt thực sự tạo áp lực vật lý, dù bé nhỏ nhưng vẫn tồn tại.
Một ví dụ là đuôi của một sao chỏm. Bạn có thể nghĩ rằng nó giống như một dải mây bị vứt ra khi một sao chỏm lao qua không gian. Không. Xem, sao chỏm cơ bản là quả cầu băng bẩn lớn. Khi một con gần tới mặt trời, một phần băng đó chuyển thành khí, phát ra đám bụi. Ánh sáng mặt trời sau đó đẩy đám bụi đó bên lề theo một dòng có thể kéo dài hàng triệu dặm—ngang hàng với quỹ đạo của sao chỏm!
Nói đến đó, có một sao chỏm đang tiếp cận ngay bây giờ có thể mang lại một buổi trình diễn tuyệt vời vào tháng 10. Gọi là Tsuchinshan-ATLAS, và đuôi của nó có thể thậm chí có thể nhìn thấy bằng mắt thường.
Sóng Điện Từ
Bây giờ, ánh sáng di chuyển dưới dạng sóng, mà là một loại “chuyển động di chuyển.” Nhìn vào một con sóng biển: Nước chỉ di chuyển lên và xuống, nhưng sự chuyển động dọc này di chuyển ngang qua bề mặt. Nó hoàn toàn choáng ngợp bạn nếu bạn lặn vào nước.
Nhưng sóng ánh sáng khác biệt so với sóng biển hoặc sóng âm thanh. Loại bỏ nước trong biển và bạn sẽ không có sóng để lướt. Điều tương tự đối với âm thanh: Không có sóng nếu không có khí quyển để nó có thể “sóng” trong đó. Đó là lý do tại sao không gian im lặng đến lạ lùng.
Ánh sáng, ngược lại, có thể đi qua không gian trống. Đó là bởi vì, một cách nào đó, sóng ánh sáng chính là chất trung gian của nó. Lý do là nó thực sự được tạo thành từ hai sóng—có một sóng trường điện và một sóng trường từ. Đó là lý do tại sao chúng ta gọi nó là sóng điện từ.
#SolarSails #CometTails #SpaceExploration #NASA #ACS3 #TsuchinshanATLAS #ElectromagneticWaves
Nguồn: https://www.wired.com/story/how-solar-sails-can-work-to-propel-spacecraft/
During the Age of Sail, ships circled the globe on voyages of discovery and trade. That era ended in the 1800s, when coal-fired steam engines began to replace wind power. Now we may be entering a new age of sail—but this time in space. Reversing history, engines and fuel could be replaced by sails on some spacecraft, pushed not by wind but by sunlight.
The idea is still in development, but we know it works. Just a few weeks ago, NASA hoisted sail on the most ambitious test craft yet, a satellite called the Advanced Composite Solar Sail System (ACS3). It has a square sail 9 meters wide that allows it to adjust its orbital path.
Now, to really go somewhere, you’d need a much bigger sail, and a NASA effort to build one spanning 1,650 square meters was abandoned in 2022 as infeasible, given the budget. But that’s an implementation issue, which I’m sure smart humans can solve.
To be clear, this isn’t like putting photovoltaic panels on your roof to generate electricity. Lots of spacecraft and planetary rovers use those already. These are actually shiny, ultralight sails that are pushed by solar radiation. Well, you might ask: How the heck can light move a physical object?
Comet Tails
Good question! After all, when someone says they were “floored” by the beauty of a sunrise, we don’t imagine that they were actually struck down. But light bouncing off a surface really does exert a physical force, small though it may be.
One example is the tail on a comet. You might think it’s like a contrail thrown off as a comet hurtles through space. Nope. See, comets are basically big dirty snowballs. When one nears the sun, some of that ice turns to gas, releasing clouds of dust. The sun’s light then pushes that dust away in a stream that can stretch for millions of miles—sideways to the comet’s path!
Speaking of which, there’s a comet approaching right now that may put on a spectacular show in October. It’s called Tsuchinshan–ATLAS, and its tail might even be visible to the naked eye.
Electromagnetic Waves
Now, light travels in waves, which are a sort of “moving displacement.” Look at an ocean wave: The water only moves up and down, but that vertical displacement travels horizontally across the surface. It can sure as heck knock you over if you wade into the water.
But light waves are different from ocean waves or sound waves. Take away the water in the sea and you have no waves to surf on. The same is true for sound: There’s no wave if there’s no atmosphere for it to “wave” in. That’s why space is so weirdly silent.
Light, on the other hand, can travel through empty space. That’s because, in a sense, a light wave is its own medium. The reason is that it’s actually made up of two waves—there’s an electric field wave and a magnetic field wave. That’s why we call it electromagnetic radiation.
[ad_2]
