Με φτερά από γραφένιο: Τα διαστημόπλοια του μέλλοντος δεν θα χρειάζονται καύσιμα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Πέμπτη, 28 Μαΐου 2015 13:40

UPD:13:42

                     

SHUTTERSTOCK

Η ομάδα τοποθέτησε κομμάτια σε κενό και τα χτύπησε με λέιζερ διαφορετικών μηκών κύματος και έντασης, επιτυγχάνοντας την απώθησή τους σε αποστάσεις μέχρι και 40 εκατοστών- ήταν εφικτή ακόμα και η ώθηση γραφενίου μέσω εστίασης ηλιακού φωτός με έναν φακό.

Το γραφένιο αποτελεί ένα από τα πλέον πολλά υποσχόμενα υλικά του μέλλοντος, καθώς συνεχώς προστίθενται νέες ιδιότητες στην ήδη μεγάλη λίστα των χρήσιμων χαρακτηριστικών του.
Όπως αναφέρεται σε δημοσίευμα του New Scientist, ο Γιονγκσένγκ Τσεν του Πανεπιστημίου Νανκάι στην Τιαντσίν της Κίνας και οι συνάδελφοί του διερευνούν εάν μεγάλοι όγκοι άνθρακα μπορούν να διατηρήσουν θαυμαστές ιδιότητες όπως η υψηλή αντοχή και η αγωγιμότητα ηλεκτρισμού και θερμότητας. Νωρίτερα μέσα στο έτος δημοσίευσαν λεπτομέρειες σχετικά με ένα «σφουγγάρι» από γραφένιο- ένα υλικό που παράγεται μέσω της «σύντηξης» τσαλακωμένων φύλλων οξειδίου του γραφενίου.
Ενώ έκοβαν το «σφουγγάρι» με λέιζερ, αντιλήφθηκαν ότι το φως έσπρωχνε το υλικό προς τα εμπρός, κάτι που ήταν παράδοξο, καθώς, αν και λέιζερ έχουν χρησιμοποιηθεί για την ώθηση μεμονωμένων μορίων, το σφουγγάρι είχε διαστάσεις εκατοστών, οπότε θα ήταν πολύ μεγάλο για να κινηθεί υπό κανονικές συνθήκες.
Η ομάδα τοποθέτησε κομμάτια σε κενό και τα χτύπησε με λέιζερ διαφορετικών μηκών κύματος και έντασης, επιτυγχάνοντας την απώθησή τους σε αποστάσεις μέχρι και 40 εκατοστών- ήταν εφικτή ακόμα και η ώθηση γραφενίου μέσω εστίασης ηλιακού φωτός με έναν φακό.
Όσον αφορά στο πώς συμβαίνει κάτι τέτοιο, μια εξήγηση είναι ότι το υλικό λειτουργεί ως ηλιακό ιστίο. Τα φωτόνια μπορούν να μεταφέρουν momentum σε ένα αντικείμενο και να το σπρώξουν προς τα εμπρός, και στο κενό του διαστήματος αυτή η μικροσκοπικά επίπτωση μπορεί να παράξει επαρκή ώθηση για την προώθηση ενός διαστημοπλοίου.
Σημειώνεται πως πρόσφατα η Planetary Society εκτόξευσε το LightSail, για τη δοκιμή αυτής της αρχής- ωστόσο οι δυνάμεις που παρατηρήθηκαν ήταν πολύ μεγάλες για να προέρχονται μόνο από τα φωτόνια, ενώ, σε κάθε περίπτωση, έχει αποκλειστεί το ενδεχόμενο το λέιζερ να εξατμίζει τμήμα του γραφενίου και να το κάνει να «πετάει» άτομα άνθρακα. Αντ'αυτού, θεωρείται πως το γραφένιο απορροφά την ενέργεια του λέιζερ και συσσωρεύει φορτίο ηλεκτρονίων. Όταν δεν μπορεί να το συγκρατήσει, τα επιπλέον ηλεκτρόνια εξαπολύνονται, στέλνοντας το «σφουγγάρι» στην αντίθετη κατεύθυνση. Αν και δεν έχει ξεκαθαριστεί γιατί τα ηλεκτρόνια δεν πετούν προς τυχαίες κατευθύνσεις, διαπιστώθηκε η ύπαρξη ενός ρεύματος που φεύγει από το γραφένιο όταν αυτό εκτίθεται σε λέιζερ.
Το υλικό αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει στη δημιουργία πρωτοποριακών, ηλιακών συστημάτων προώθησης για διαστημόπλοια, ανώτερο των ηλιακών ιστίων που διερευώνται τώρα.
Σε κάθε περίπτωση πάντως, το LightSail φαίνεται ότι αντιμετωπίζει προβλήματα, παρά το φιλόδοξο του όλου εγχειρήματος. Όπως αναφέρεται σε δημοσίευμα του space.com, το μικρό σκάφος σταμάτησε να μεταδίδει δεδομένα δύο ημέρες μετά την εκτόξευσή του στο Διάστημα με πύραυλο που μετέφερε επίσης το διαστημοπλάνο X-37B της αμερικανικής πολεμικής αεροπορίας. Σύμφωνα με την Planetary Society, μάλλον έχει «κολλήσει», όπως ένας desktop υπολογιστής. Το πρόβλημα φαίνεται να οφείλεται στο λογισμικό πτήσης. Αν και έχει βρεθεί λύση, πρέπει να «ανεβεί» το σχετικό patch, κάτι που δεν γίνεται λόγω κολλήματος, οπότε και στα σχέδια είναι επανεκκίνηση.