Solsegel är beroende av tryck som utövas av solljus på stora ytor. Få seglet närmare solen och, inte överraskande, ökar effektiviteten. Ett föreslaget nytt uppdrag kallat Mercury Scout syftar till att dra fördel av detta för att utforska Mercury. Uppdraget kommer att kartlägga den kvicksilverska ytan ner till en upplösning på 1 meter och, med hjälp av den mycket reflekterande segelytan för att belysa skuggade kratrar, kan jag leta efter vattenavlagringar.
Till skillnad från konventionella raketmotorer som kräver bränsle som i sig lägger till vikt och därefter kräver mer bränsle, är solsegel mycket effektivare. Ljus som faller på seglet kan driva en prob över rymden. Det är ett fascinerande koncept som går tillbaka till 1600-talet när Johannes Kepler föreslog idén till Galileo Galilei. Det var inte förrän i början av 2000-talet som Planetary Society skapade solsegelfarkosten Cosmos 1. Den lanserades i juni 2005 men ett misslyckande innebar att den aldrig nådde omloppsbana. Det första framgångsrikt lanserade solseglet var Ikaros, som lanserades av den japanska flygforskningsbyrån och demonstrerade på ett utmärkt sätt teknikens genomförbarhet.
Det har varit känt sedan 1905 att ljus består av små små partiklar som kallas fotoner. De har ingen massa men när de reser genom rymden har de fart. När en tennisboll träffar ett racket studsar den från strängarna och en del av bollens fart överförs till racketen. På ett mycket liknande sätt överför fotoner av ljus som träffar ett solsegel en del av sitt momentum till seglet och ger det en liten push. Fler fotoner som träffar seglet ger ytterligare en liten knuff och när de långsamt byggs upp accelererar rymdfarkosten sakta.
Mercury Scout kommer att dra nytta av solsegelidén som dess huvudsakliga framdrivning när den har nått jordens omloppsbana. De huvudsakliga målen för uppdraget är att kartlägga mineralfördelningen på ytan, högupplöst avbildning ner till 1 meters upplösning och identifiering av isavlagringar i permanent skuggade kratrar. Solseglet valdes för att det erbjuder betydande tekniska och ekonomiska fördelar som sänker totalkostnaden och minskar transittiden till Merkurius.
För att driva Mercury Scout-modulen kommer seglet att vara cirka 2500 kvadratmeter och 2,5 mikron tjockt. Materialet är aluminiserat CP1 vilket liknar det som används i värmeskölden till James Webb Space Telescope. Seglets fyra separata kvadranter vecklas ut längs kolfiberstöden och kommer att ta sig till Merkurius om 3,8 år. Vid ankomsten kommer den att överföras till en polarbana och sedan tillbringa ytterligare 176 dagar med att kartlägga hela ytan.
För att göra det möjligt att kartlägga hela planeten måste omloppsbanan upprätthållas genom att justera seglets vinkel. På samma sätt kan kaptenen på ett segelfartyg segla mot, eller ibland mot vinden, genom att justera segelvinkeln och positionen så att solseglet kan användas för att generera dragkraft i önskad riktning.
Till skillnad från andra mer traditionella raketmotorer vars livslängd vanligtvis är begränsad till bränsletillgänglighet, begränsas solseglet av nedbrytning i segelmaterial. Dess förväntade livslängd är cirka 10 år. Ytterligare beläggningar undersöks för att se om seglets livslängd kan förlängas ytterligare.
Mer information: Mercury Scout:A Solar Sail Mission to The Innermost Planet. www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2024/pdf/2314.pdf
Tillhandahålls av Universe Today
