Принципът: Електрическото плаване със слънчев вятър, известно още и като електро-плаване, се състои от дълги и тънки (25-50 микрона) електропроводими кабели, които се произвеждат от алуминиеви жички. Цялостното плаване може да включва до 100 отделни кабела, като всеки от тях е по 20 километра дълъг. Освен това, конструкцията трябва да включва източник на високо напрежение и електронно оръдие, което да създава положителен заряд в кабелите. Електрическото поле около заредените проводници се разпростира на около 100 метра и си взаимодейства с околната плазма на слънчевия вятър. Заредените частици на слънчевия вятър се сблъскват с това поле, в следствие на което двигателната сила се предава от слънчевия вятър на космическия кораб. В сравнение с други методи, като например йонните двигатели, електрическото плаване създава огромна движеща сила, предвид своята маса и изразходвана енергия. Понеже за електро-плаването не се използва ракетно гориво, в него е заложен принципа да бъде с неограничено време на работа. Освен това, чрез този метод могат да се развиват скорости от порядъка на 50км/сек, което е около 10 пъти повече от скоростта на другите ракети, а това означава, че далечните планети могат да бъдат достигнати само за няколко години, вместо за няколко десетилетия.
Космическите изследователи залагат големи надежди на електрическото плаване, но до сега не беше сигурно дали неговата най-важна част, т.е. дългите и свръхтънки метални проводници, изобщо могат да бъдат произведени. Според професор Едуард Хегстрьом от факултета по физика, учените от университета в Хелзинки са първите в света, които успяват да съединят тънките проводници в кабел, посредством ултразвукови заварки. Финландските изследователи от лабораторията по електроника са работили по производствения проблем цели 4 години и с право се чувстват горди от факта, че са успели да създадат 1-километровия кабел за електрическо плаване, посредством повече от 90 хил. отделни ултразвукови заварки.
Еденичните метални проводници не са подходящи за космическото електро-плаване, защото навсякъде в открития космос прелитат микрометеориди, които бързо биха разкъсали еденичния проводник. Затова кабела трябва да бъде изграден от множество тънки жички, които са заварени през 1 сантиметър (вижте видеото). По този начин, дори микро-метеоридите да прекъснат някоя от отделните жички, те не могат да разкъсат целия проводник.
Проводникът е произведен в напълно автоматизирана работилница, от компютърно управлявано финно механично устройство, което изследователите сами конструирали. В работилницата било интегрирано и модифицирано устройство за ултразвуково заваряване. Ултразвуковите заварки имат широко приложение в електронната индустрия, но обикновено те се използват за заваряването на проводник към платка.
"Беше много трудно, защото тънките жички трябва да се поставят всеки път, с прецизна точност, в правилната позиция" - казва Тимо Рохала, който работи в лабораторията.
Сегашният капацитет на работилницата е около 3 метра кабел за час. Качеството на продукцията се инспектира посредством оптическо измерване в реално време, като се проверява заварката на всяка отделна жичка. В бъдеще скоростта на производството ще се увеличи, а качеството на спойките ще трябва да бъде подсигурено.
Продукцията на кабелната работилница скоро ще може да бъде тествана в космоса. Първата възможност ще дойде от малкия естонски сателит ESTCube-1, който ще бъде пуснат през март тази година. Сателитът ще разгъне 15 метра от кабела, за да измери действителната електро-плавателна движеща сила, която се създава. Това ще бъде значително постижение, защото до момента тази движеща сила е само теоретично предвидена, но никога не е била реално измервана.
Следващият тест ще се проведе през 2014г. с малкия сателит Aalto-1, който ще разгъне 100 метра от електро-плавателния проводник. Разгънатите проводници се поддържат прави от центробежната сила, магнитудът на която е 5 грама за електрическо плаване в пълен размер. Заварките между отделните жички в проводника за електрическо плаване, произведен учените от Хелзинки, ще могат да издържат тежест до 10 грама.
Източник на статията: /phys.org/
Снимки, клипчета и повече информация: /electric-sailing.fi/
-
-
