A napszéllel hajózna másik világba a NASA e-vitorlása

Mi is ez a napvitorlás, és mennyi esélye van arra, hogy kilépjen a valóságba?

Az elektrovitorlás egy kicsit más: vitorlái sugárirányban kifeszített, egyenként húszméteres alumínium kábelek, amelyek elektrosztatikusan taszítják a napszéllel érkező pozitívan töltött protonokat. A taszítás folytán az űrhajó némi tolóerőt nyer. Ez ugyan alig kimutatható, de hosszú idő alatt az egyes lökések ereje összeadódik, és mivel az űrben gyakorlatilag nincs súrlódás, elképesztő sebességre gyorsulhat így az űrhajó. A sebessége akár a másodpercenkénti 150 kilométert is elérheti. Ez évente harminc csillagászati egységet jelent, tehát ez az űrszonda néhány év alatt elérhet a Naprendszer bármely pontjára.

A közönséges napvitorlás a napszél gyengülése miatt csak nagyjából öt csillagászati egység távolságig képes gyorsulni a Naptól. Az elektrovitorlás viszont legalább háromszor ilyen hosszan képes növelni a sebességét. Van azonban a technológiának egy hátulütője: a napszél mindig a Nap irányából fúj. Így ezek az utazások mindig egyirányúak maradnak, az űreszközök sosem térhetnek vissza a Földre. Emberes űrutazásra tehát a napvitorlás nem igazán tűnik alkalmasnak. Persze ez a lehetőség egyébként is a beláthatatlanul távoli jövőbe veszne. A NASA most úgy számol, hogy egyelőre a földi tesztek kezdődnek, amelyek során kiderítik, hogy pontosan mekkora tolóerő nyerhető a protonok taszításából. Az űrbe talán 2025–30 között lőhetnek föl egy ilyen elven működő szondát.

Vannak azonban olyan napvitorlások, amelyek már kijutottak a kozmoszba. E meghajtás elve egyértelműen bizonyított, olyannyira, hogy a hagyományos űrhajók röppályájának tervezésekor számításba is kell venni a napszél nyomását. Például míg egy szonda elér a Marsra, több ezer kilométerrel térhet el attól a röppályától, amelyen napszél nélkül haladna. Kiszámítható, hogy ha egy nyolcszáz méter oldalhosszúságú vitorlával fogjuk fel a napszelet, akkor a tolóerő öt newton lesz (ez földi körülmények között fél kilónak felel meg). Ez nem nagy, de ahol nincs lassító erejű súrlódás, ott a legkisebb is számít.

A napszél megzabolázásának koncepciója végigkísérte az űrkutatás történetét. Már Johannes Kepler is felfigyelt az üstökösök Nappal ellentétes irányban álló csóvájára, és helyesen arra következtetett, hogy ennek oka valamiféle szélhez hasonló hatás lehet. Galileinek írott levelében felvetette, hogy egyszer majd valaki hajókat hajt ezekkel a „mennyei szelekkel”. A napvitorlás ötlete megjelent Jules Verne Utazás a holdba című regényében, és komolyan foglalkozott vele az űrkutatás legnagyobb teoretikusa, Konsztantyin Ciolkovszkij is. Az elméleti kutatások szinte az űrhajózás kezdeteivel egy időben megindultak, de a technikai nehézségek és az alulfinanszírozottság miatt mindeddig csupán néhány napvitorlást tudtak kipróbálni a világűrben.

Hat évvel ezelőtt a japán űrkutatási hivatal sikeresen tesztelte az Ikaros szondát. A terveknek megfelelően kinyíltak vitorlái, amelyek együttesen egy 14 méter oldalhosszúságú négyzetet alkotnak. A vitorlák anyaga 7,5 mikrométer vastagságú műanyag fólia, amelyet alumíniummal vontak be, és négyzetmétere mindössze tíz grammot nyom (a kis tolóerő miatt a napvitorlásoknál elsődleges a kis tömeg). Az Ikaros fél év alatt száz méter/szekundumra gyorsult, és irányítani is lehetett. Jelenleg is vitorlázik valahol a Naprendszerben.

A másik napvitorlást, amely sikeresen kibontotta vitorláit az űrben, a Carl Sagan által alapított Planetary Society bocsátotta fel 2015-ben. A LightSail névre hallgató projekt számos kudarcba fulladt próbálkozás után hozta el a rég várt sikert. A következő tesztre valószínűleg jövő márciusban fog sor kerülni. Ekkor az Elon Musk által alapított magán-űrhajózási cég, a SpaceX (amelynek rakétája épp a napokban landolt egy uszályon) új, hatalmas űrhajójának egyik küldetése fogja az űrbe juttatni a LightSail következő változatát.