Mágnesbuborékban a napszél szárnyán

Egy új elven működő "hajtómű" megsokszorozhatja az űrszondák sebességét, állítják a Washington Egyetem kutatói.

Az M2P2 kölcsönhatása a napszéllel.A NASA fejlesztőintézete félmillió dollárral támogatja a Robert Winglee geofizikus professzor vezette kutatócsoport további kísérleteit a napszélen vitorlázó, mágneses buborékba zárt űrszonda kifejlesztésére. Ha az M2P2 (Mini Magnetospheric Plasma Propulsion) laboratóriumi, majd űrbeli tesztjei sikerülnek, egy ilyen elven működő szonda lehet az első, amely elhagyja Naprendszerünket. Ez különösen annak fényében figyelemre méltó, ha számításba vesszük, hogy a nagyjából 10 év múlva felbocsátandó szondának utol kell érnie, és le kell hagynia az 1977-ben útnak indított Voyager I-et, amely most még ugyan a Naprendszer határain belül, de már mintegy tízmilliárd kilométerre jár tőlünk.
Winglee és munkatársai, George Parks geofizikus professzor és John Slough kutatófejlesztő mérnök, jó egy éve dolgoznak a szonda prototípusán, és most készítik elő az első próbákat az egyetem redmondi Plazmafizikai Laboratóriumában. Az űrszonda körül mágnestekercsekkel mágneses teret hoznak létre, ennek és a napszélnek a kölcsönhatása a Föld magnetoszférájához hasonló "minimagnetoszférát", mágneses buborékot hoz létre a szonda körül. A "hajtómű" lelke egy, a szondához kapcsolt, 25 x 25 centiméteres plazmakamra, amelyben rádiófrekvenciás térrel héliumból sűrű mágneses plazmát (ionizált gázt) hoznak létre. Ezt a plazmát a mágneses buborékba vezetve a nagy sebességgel száguldó elektronok, mint gumiszalagnak ütköző sörétszemcsék, lendületükkel kifelé sodorják a mágneses tér erővonalait: ennek eredményeként a buborék egy léggömbhöz hasonlóan felfúvódik. A napszélnek a buborék határfelületének ütköző részecskéi állandó nyomást gyakorolnak a buborék falára, s ezáltal előretolják azt és a benne lévő szondát. A mintegy 1520 kilométeres átmérőjű mágneses buborék tehát egy olyan "mágnesvitorla", amely a napszelet befogva hajtja előre a szondát. Jóllehet az eredő tolóerő kicsi, viszont állandó, így folyamatosan gyorsulva a szonda végül is tetemes sebességre tehet szert. Mivel a napszél sebessége eléri az óránkénti 1,23 millió kilométert, hajtóereje egy 150 kilogrammos szondát napi 7 millió kilométeres sebességre gyorsíthat. (Ez tízszerese az űrrepülőgép sebességének.) Az már csak hab a tortán, mondta Slough, hogy a Naptól távolodva, az egyre nagyobb térfogatban szétterülő napszél ereje gyengül, ám ezzel párhuzamosan a buborék (amelynek határfelületét szintén részben maga a napszél alakítja ki), éppen olyan mértékben tágul, hogy eközben a tolóerő változatlan marad. Ez mindaddig érvényes, amíg a napszél teljesen szét nem foszlik. A mágneses buboréknak a napszél irányához viszonyított helyzete a mágneses tér irányával változtatható, és ezáltal a szonda kormányozható.
Az M2P2 a régebben elképzelt "napszél-vitorlásokkal" szemben, amelyek a szonda méretét sokszorosan meghaladó méretű, visszaverő anyaggal bevont vitorláikkal a hagyományos szélvitorlásokhoz hasonlóan fognák be a napszél erejét, az M2P2 plazmakamrája sokkal kisebb és könnyebb. A mágneses buborék létrehozásához alig néhány kilowattnyi teljesítmény szükséges, és mindössze 50 kilogramm többlet hajtóanyagra van szükség. Hozzáépítése egy hagyományos szondához mintegy 1 millió dollárba kerülne, de ez busásan megtérülne az egyéb költségek csökkenéséből – állítja Winglee, aki szerint ilyen meghajtással például egy marsutazás időtartama legalább a felére csökkenne.
Az M2P2, persze, még így is lassúnak tűnhet a Csillagok háborúja fénysebességű vagy annál is gyorsabb utazásaihoz képest. Ám el kell fogadnunk, hogy ezek a fizika áthághatatlan törvényei miatt mindig is a fantázia birodalmában maradnak. Ha az M2P2 laboratóriumi próbái sikerülnek, Winglee reméli, hogy a NASA hamarosan programjába iktatja az első űrkísérleteket is.

(ÉT)

Ajánló:

Az napszéllel hajtott szonda bemutatása a NASA híroldalain.