Päikesepuri
Päikesepurjed (või valguspurjed või fotoonipurjed) on kavandatud meetod kosmoselaevade liikumapanemiseks, mis kasutab päikesevalguse poolt tekitatud kiirgussurvet. Sõna "puri" on analoogia paatidele, mis kasutavad liikumiseks tuule abil purjeid. Esimest korda pakkus selle mõiste välja 17. sajandil Johannes Kepler. Tal oli teooria, et purjeid saab kohandada "taevaste tuulte" järgi.
1865. aastal avaldas James Clerk Maxwell oma teooria elektromagnetiliste väljade ja kiirguse kohta. Ta näitas, et valgus (üks elektromagnetilise kiirguse vorm) võib objektile survet avaldada. Seda survet nimetatakse kiirgussurveks. See pani aluse päikesepurje teadusele. Päikesekiirgus avaldab purjele survet peegeldumise ja väikese osa neeldumise tõttu.
Päikesesurve mõjub kosmoselaevale, mis asub kosmoses või planeedi ümber orbiidil. Näiteks Marsile suunduv tüüpiline kosmoseaparaat nihkub päikesesurve tõttu tuhandeid kilomeetreid. Mõju on planeerimisel ette nähtud. Seda on tehtud juba 1960. aastate esimeste planeetidevaheliste kosmoselaevade ajast alates. Päikesesurve mõjutab ka kosmoseaparaadi orienteerumist, mida arvestatakse kosmoseaparaadi projekteerimisel.
Päikesepurje kontseptsiooni kasutati hiljem ka ulmekirjanduses, näiteks Jules Verne'i teostes.
Milline võiks välja näha päikesepurje (koos väikese kosmoseaparaadiga).
20x20m katsepurje
Teooria
Päikesepurje idee seisneb selles, et päikesepurje abil kasutatakse Päikeselt lähtuvat kiirgussurvet kosmoseaparaadi liigutamiseks, kasutades selleks tõenäoliselt suuri peegleid (suuri valgust peegeldavaid pindu). Meetodi puuduseks on see, et tekitatud tõukejõud on väga väike. Eeliseks on see, et kütust ei ole vaja (niikaua kui on valgust). Seetõttu peetakse seda võimalikuks võimaluseks tulevaste kosmoseaparaatide jaoks. Siiani on katseteks kasutatud ainult väikeseid katseversioone.
Näiteks 800 korda 800 meetri suurusele päikesepurjele mõjuv kogujõud on Maa ja Päikese vahelisel kaugusel umbes 5 njuutonit, mis teeb sellest madala tõukejõuga tõukejõusüsteemi, mis sarnaneb elektrimootoritega liikuvatele kosmosesõidukitele. Kuna see ei kasuta mingit raketikütust, on jõud peaaegu pidev. Kollektiivne mõju on aja jooksul piisavalt suur, et seda võiks pidada kosmoseaparaatide liikumapanekuks.
Ajalugu
Kontseptsiooni esimese kasutamise plaanid koostasid 1970ndatel aastatel Bruce Murray ja Louis Friedman, kaks teadlast NASA Pasadenas, Californias asuvas Jet Propulsion Laboratory's.
21. mail 2010 käivitas Jaapani Kosmoseuuringute Agentuur (JAXA) edukalt päikesepurje IKAROS (Interplanetary Kite-Craft Accelerated by Radiation Of The Sun). See kasutas päikesepurje Maa ja Veenuse vahelises kosmoses. See oli esimene päikesepurje edukas kasutamine.
2010. aastal käivitas NASA päikesepurjeka NANOSEL-D2. See oli NASA esimene edukas päikesepurjekate.
2. juulil 2019 käivitas Ameerika Ühendriikides asuv Planet Society satelliidi LightSail 2, mis on kavandatud päikesepurje tehnoloogia abil. Kerge satelliit, käivitati SpaceXi Falcon Heavy raketiga Kennedy kosmosekeskusest Floridas. See oli väikese eelarvega missioon, mida rahastati 50 000 liikme annetustest. Kogu eelarve oli alla 7 miljoni USA dollari. 2019. aasta juuli lõpus avas LightSail 2 oma päikesepurje. Selleks kulus umbes 3 minutit.
Küsimused ja vastused
K: Mis on päikesepurje?
V: Päikesepurjekas (või valguspurjekas või fotoonipurjekas) on kavandatud meetod kosmoseaparaadi liikumapanemiseks, mis kasutab päikesevalguse poolt tekitatud kiirgussurvet.
K: Kes pakkus esimesena välja päikesepurje kontseptsiooni?
V: Esmakordselt pakkus selle idee välja 17. sajandil Johannes Kepler.
K: Mida avaldas James Clerk Maxwell, mis pani aluse päikesepurje teadusele?
V: James Clerk Maxwell avaldas oma teooria elektromagnetiliste väljade ja kiirguse kohta, mis näitas, et valgus (üks elektromagnetilise kiirguse vorm) võib avaldada objektile survet, mida nimetatakse kiirgussurveks.
K: Kuidas mõjub päikesesurve kosmoselaevale?
V: Päikesesurve mõjub kosmoses või planeedi ümber tiirlevatele kosmoseaparaatidele, nihutades neid tuhandeid kilomeetreid ja mõjutades nende orientatsiooni.
K: Millal võeti seda mõju esimest korda arvesse planeetidevaheliste missioonide planeerimisel?
V: Seda on tehtud juba 1960. aastate esimeste planeetidevaheliste kosmoselaevade ajast alates.
K: Millistes muudes kontekstides on päikesepurje mõistet kasutatud?
V: Päikesepurje mõistet on kasutatud ka ulmekirjanduses, näiteks Jules Verne'i teostes.
