Jeleket küld a napvitorlás

Kedd este háromnegyed 9-kor, az észak-orosz partok mellől, egy tengeralattjáróról fellőtték a Cosmos 1 űrszondát, de nem sikerült a kijelölt pályára állnia, mert a hordozórakéta hajtóműve meghibásodott, közölte a programban részt vevő orosz fél. Az átalakított interkontinentális ballisztikus rakéta, a szovjet időkből itt maradt Volna a start utáni 83. másodperben mondta fel a szolgálatot.

Szerda reggeli hírek szerint azonban a szonda jeleket küld. A Cosmos 1 létrehozásában közreműködő Bolygókutató Társaság társalapítója szerint könnyen lehet, hogy a szonda működik és Föld körüli pályára állt. A baj csak az, hogy senki nem tudja, honnan küldi a Cosmos 1 a jeleket. Egyelőre keresik a Cosmos-1-et és a hordozórakétát, és vizsgálatot indítanak a hiba okának a kiderítésére. Ligyija Avgyejeva, a napvitorlást gyártó orosz Lavocskin Intézet munkatársa még nem erősítette meg a hírt, de elmondta: ha valóban nem sikerült a pályára állítás, úgy mindkét űreszköz visszazuhanhat a Földre.

A földi irányítás 45 perccel az indítás után vesztette el a rádiókapcsolatot a napvitorlással.

Mindig a hordozórakétán bukott el

Az oroszok 1991-ben és 2001-ben már megpróbáltak a világűrbe küldeni a Cosmos-1-hez hasonló szerkezeteket, és mindkétszer a hordozórakéta meghibásodása miatt nem sikerült pályára állítani a napvitorlásokat. A Volna feladatát ezúttal a TPS Motor vette volna át: ez további hetven másodpercen keresztül gyorsította volna a szondát.

Magánpénzből

A gyártók elképzelései szerint a Cosmos-1 röpte a következőképpen alakult volna: az első félórában akkumulátorokról működik a szonda, azután a 37. percben kinyílnak a napelemek, amelyek a hátralévő feladatokhoz már elég energiát biztosítanak. Pár nappal a kilövés után a szonda kinyitja nyolc darab, 15 méter hosszú, vékony poliészterből készült háromszög alakú pengéjét, ezeken feszülnek az összesen 600 négyzetméternyi felületű vitorlák. A pengék forgatásával a Cosmos 1 minden helyzetben képes befogni a napszelet, és ennek megfelelően irányítani magát.

A szonda magánpénzből, összesen négymillió dollárból készült, a Bolygókutató Társaság (Planetary Society) és orosz mérnökök közös munkájának az eredménye. A szondát Oroszországban építették, és onnan is irányította a hetven fős csapat.

Hosszútávfutó

A napvitorlás működési elve meglehetősen egyszerű. Amikor a Napból érkező fotonok elérik a vitorlát, két dolog történhet: vagy ütköznek a vitorla atomjait körülvevő elektromágneses mezővel, majd visszaverődnek róla, vagy a vitorla anyaga elnyeli a fotonokat és felveszi energiájukat. Mindkét jelenségnek gyorsulás lehet az eredménye, bár a visszaverődés révén kétszer annyi energiához juthat a szonda, mint amikor a vitorla elnyeli a fotonokat.

A találmány forradalmasíthatná a bolygóközi utazásokat, a napvitorla ugyanis igazi hosszútávfutó: eleinte meglehetősen lomha, de később megtáltosodik. Az ütköző fotonok csak apránként növelik a szonda sebességét, viszont folyamatosan, így az eleinte alig vánszorgó vitorlás a mai űrhajóknál lényegesen gyorsabban utazhat majd. Ehhez azonban sokkal nagyobb vitorlákra lenne szükség: a NASA számításai szerint egy komoly Odüsszeiához legalább 600 ezer négyzetméteres „vásznak” kellenének. Ennek megfelelően a Cosmos 1 nem készülhet száguldozásra, sebessége mindössze 0,05 mp/s-mal növekszik másodpercenként.

A cél viszont nem is az óriási sebesség elérése, hanem annak bizonyítása, hogy egyáltalán beválik az elképzelés. Bud Schurmeier, a misszió rendszermérnöke szerint jó, ha egy hónapig működik majd a szerkezet. Mivel meglehetősen kevés pénz állt a rendelkezésükre, sok rizikót kellett vállalniuk, és egyelőre fogalmuk sincs arról, hogy a háromszög alakú pengék és a bennük feszülő vitorlák hogyan reagálnak majd az űrbéli környezetre.

Mások is próbálkoznak

Persze nem a magánszektornak jutott először eszébe napvitorlást építeni: a japánok már próbálkozta hasonlóval, 2004 augusztusában, de nem sikerült bizonyítani, hogy a fotonok képesek meghajtani egy szondát. Orosz mérnökök is kísérletezgettek, de a Progressz-teherhajó túl nehéznek, a vitorlák pedig túl aprónak bizonyultak ahhoz, hogy bármilyen mérhető eredményt tudjanak elérni.

Természetesen a NASA sem ül a babérjain, épp tesztelnek egy hasonló megoldást. A vitorlákat vákuumszobában készítették, hogy jobban megfigyelhessék, hogyan reagál az űrbéli környezetre. Egy a gyártásban közreműködő rendszermérnök szerint a NASA vitorlái könnyebbek, ráadásul ellenállóbbak, mint amilyeneket a Cosmosra szereltek - igaz, még csak a tesztelik őket.

Alternatív vitorlák

A napvitorla egyetlen hátránya, hogy csak a naphoz közel biztosít elég energiát, így egyes kutatók nem tartják használható megoldásnak csillagközi utazáshoz ezt a módszert. A technológiát némiképp átalakítva azonban sokan látnak fantáziát a vitorlákban: ha az energia nem a napból, hanem egy földi, koncentrált lézersugárból érkeznének, a szonda könnyebben gyorsulna, messzebbre szállhatna és jobban lehetne irányítani is.

Számítások szerint egy 46 gigawattos földi lézer és egy 50 méter átmérőjű, aranybevonatú vitorla segítségével egy kisebb szonda tíz nap alatt elérhetné a Marsot. Ez akkor lenne különösen hasznos, ha egy későbbi expedíció során utánpótlást kellene küldeni a vörös bolygón dolgozó asztronautáknak.

Buborékban

A Washingtoni Egyetem kutatói szintén a napot használnák üzemanyagnak, csak éppen másképp, mint a Bolygókutató Társaság. Kutatásaikat a NASA is támogatja. Az elképzelés szerint a szonda körül vezetőtekercsekkel mágneses buborékot hoznának létre, amelynek méretét egy plazmakamra segítségével növelnék. Haladás közben egy 15-20 kilométer átmérőjű mágneses buborék játszaná el a vitorla szerepét, ami felfogná a Napból érkező protonokat, így gyorsítva a szondát.

A tolóerő persze ebben az esetben sem lenne túl nagy, de hosszabb idő után egy 150 kilós szondát óránként közel háromszázezer kilométeres sebességre tudna gyorsítani a napszél. Ha elindítanának egy ilyen szerkezetet, előbb érné el a Naprendszer külső határát, mint a Voyager I-es űrszonda, amelyet 1977-ben lőttek fel és már több mint 14 milliárd kilométert haladt előre útján, másodpercenként 17 kilométeres sebességgel.

Hamar kifúj

Ugyanakkor a Voyager hosszú távon mégiscsak sikeresebb lehet, mint a mágneses buborékba zárt szonda: a Naprendszer határán ugyanis kifogy a szusz a napszélből. Ebben a régióban ér véget a Nap minden hatása, a napszél pedig a csillagok közti teret kitöltő ritkás gázba ütközik. A határterületen a napszél sebessége hirtelen a töredékére, óránként 2,4 millió kilométerre esik vissza. Ennek oka, hogy a töltött részecskék elérik a csillagközi plazmát, és eközben lefékeződnek.

Ez a válaszvonal pedig nincs is olyan messze, a NASA szerint a Voyager már elérte a Naprendszer határrégiójának kezdetét. Itt következik be az úgynevezett „terminációs sokk”. Bár közelebbről senki sem tudja, hogy ez hogyan is festhet a gyakorlatban, az elképzelések szerint a szondának a földi hangrobbanás analógiájára át kell törnie az egyre lassuló plazma hullámain.

A beérkezett adatok szerint a határrégióban a Voyager 1 a mágneses tér hirtelen erősödését és a napszél sebességének csökkenését regisztrálta. A szonda most a heliopauza nevezetű határvonal felé közeledik. Ezt tekintik a Naprendszer tényleges határának, ahonnan a napszél már nem jut tovább. A heliopauza Naptól való pontos távolsága mindmáig ismeretlen, így azt sem tudni pontosan, meddig juthatna egy olyan szonda, amelyik a napszélből nyeri energiáját. Az Iowa egyetem kutatói abból indulnak ki, hogy a Voyager 1 útja háromnegyedénél tart, és 10 év múlva éri el a heliopauzát