جایزه ۲ میلیون دلاری ناسا برای توسعه «بادبان های خورشیدی» جهت سفر در فضا

این پروژه بخشی از برنامه مفاهیم نوآورانه ناسا است که در آن ایده‌های مختلف برای هدایت و تامین انرژی وسائل نقلیه در فضا مورد تحقیق و آزمایش قرار می‌گیرند. 

ناسا مدت‌هاست که به مبحث بادبان‌های خورشیدی علاقه نشان داده است چرا که این فناوری جایگزینی مقرون‌به‌صرفه برای سیستم‌های پیشران سنتی ارائه می‌کند بدون این که فضاپیما نیازی به حمل سوخت سنگین و گران‌قیمت داشته باشد. در واقع، وسایل نقلیه فضایی مجهز به بادبان‌های خورشیدی می‌توانند با منبعی تغذیه شوند که هم فراوان و هم تمام‌نشدنی است؛ یعنی نور خورشید.

بادبان‌های خورشیدی از تبدیل نور خورشید به انرژی حرکتی برای سفر در فضا استفاده می‌کنند؛ شبیه به همان روشی که قایق‌های بادبانی از باد برای حرکت در دریا بهره می‌برند. در این ساز و کار، هر ذره نور (یا فوتون) که روی سطح نازک، براق و صیقلی بادبان می‌تابد به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود و با وارد کردن اندکی تکانه فضاپیما را حرکت می‌دهد. این باعث می‌شود فضاپیما نیازی به منبع انرژی دیگری نداشته باشد و بتواند تنها با همین سازو کار در دل فضا پیش برود.

با این حال محدودیت بزرگ این بادبان‌ها این بوده است که اگر فضاپیما بخواهد در جهت مخالف خورشید حرکت کند، ناچار باید کل بادبان بچرخد تا با جهت نور هماهنگ شود و این از چابکی فضاپیما کم می‌کند.

اکنون تیمی از دانشگاه جانز هاپکینز آمریکا راه‌حلی برای این مشکل ابداع کرده‌اند. آن‌ها روی ماده‌ای کار می‌کنند که می‌تواند روی بادبان‌ها قرار گیرد و بدون این که نیاز به چرخش کل بادبان باشد نور را در جهت‌های مختلف بازتاب دهد.

دانشمندان در پروژه یافتن راه‌حل که به اصطلاح «Diffractive Solar Sailing» نام دارد، بادبان‌ها را به نحوی توسعه می‌دهند که بتوانند نور را خم کنند. در واقع توری‌های کوچک تعبیه شده در سطح ذرات فوتون را می‌گیرند و با کنگره‌های جهت‌داری که دارند آن‌ها را از یک دهانه دیگر رد می‌کنند. این روش به وسیله نقلیه فضایی اجازه می‌دهد مستقل از جهت طبیعی نور خورشید، از تکانه فوتون‌ها استفاده کند.

ران ترنر، محقق در این پروژه، می‌گوید: «وقتی می‌خواهید در جهتی پیش بروید که چرخاندن فیزیکی کل بادبان دشوار یا ناشدنی است، حتی یک لگد کوچک به سمت پهلوها هم برای تغییر جهت مهم خواهد بود.»

امبر دوبیل، مهندس مکانیک در آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز آمریکا، گفت: «این فناوری می‌تواند برای حرکت در موقعیت‌هایی استفاده شود که در آن‌ها استفاده از سیستم‌های رانش معمولی دشوار است.»

او اضافه کرد: «این شیوه قایق‌رانی خورشیدی برداشتی مدرن از دیدگاهی است که چند دهه پیش درباره بادبان‌های نوری وجود داشت.»

قرار است با بودجه اعطا شده از سوی ناسا کارکرد بادبان خورشیدی در فضا و با ابزارها و ماده‌های مختلف آزمایش شود. اگر همه چیز به خوبی و مطابق برنامه پیش برود، گروه سازنده در پایان فرصت دوساله فضاپیماهایی مجهز به بادبان‌های خورشیدی را به فضا خواهد فرستاد.

بیل نلسون، مدیر ناسا، در بیانیه‌ای با استقبال از ایده جدید در خصوص توسعه بادبان‌های خورشیدی گفت: «از آنجایی که بیش از هر زمان دیگری به کیهان می‌رویم، ما به فناوری‌های نوآورانه و پیشرفته برای هدایت ماموریت‌هایمان نیاز داریم.»