солнечный парус

Deep Space 1 SMART-1
Стартовая масса, кг _________486______________367
в т.ч. ксенон, кг ______________81.5 _____________82
Размах СБ, м ________________ 11.8_____________ 14
Мощность СЭП, Вт __________2400 ______________1900
в т.ч. для питания ЭРДУ_____ 2150 ______________1350
Максимальная тяга ЭРДУ, мН ___90 _______________73
Удельный импульс, м/с ______30500 ____________16400
Суммарное расчетное
приращение скорости, м/с ____3500 ______________3000
Масса научной ПН, кг ________18 _________________19
Заявленный ресурс, лет ______0.75 _____________2-2.5
Стоимость __________________160 млн $________110 млн евро

 

Показано существование «оптической» подъёмной силы - Наука и техника - Физика - Компьюлента

Наука и техника / Физика / 06 декабря 2010 года, 14:12 | Текст: Дмитрий Сафин | Послушать эту новость Инженеры из Рочестерского технологического института (США) зарегистрировали в эксперименте действие оптического аналога аэродинамической подъёмной силы. Возникновение подъёмной силы обычно объясняют через разность давлений. Если нижнюю поверхность крыла сделать плоской, а верхнюю — выпуклой, то верхняя часть набегающего потока воздуха будет проходить более длинный путь, чем нижняя. Отсюда можно сделать вывод о том, что скорость потока сверху должна быть больше, чем снизу, а это естественным образом приводит к появлению разности давлений и подъёмной силы. // Дальше — science.compulenta.ru

 

Показано существование «оптической» подъёмной силы
06 декабря 2010 года, 14:12 | Текст: Дмитрий Сафин | Послушать эту новость
Инженеры из Рочестерского технологического института (США) зарегистрировали в эксперименте действие оптического аналога аэродинамической подъёмной силы.

Возникновение подъёмной силы обычно объясняют через разность давлений. Если нижнюю поверхность крыла сделать плоской, а верхнюю — выпуклой, то верхняя часть набегающего потока воздуха будет проходить более длинный путь, чем нижняя. Отсюда можно сделать вывод о том, что скорость потока сверху должна быть больше, чем снизу, а это естественным образом приводит к появлению разности давлений и подъёмной силы.

Авторы предположили, что взаимодействие объектов со световым потоком может вызывать аналогичные эффекты, и смоделировали преломление и отражение излучения для «крыльев» разной формы. Перспективным вариантом оказались полуцилиндрические стержни.

Поместив микроскопические пластиковые стержни в воду, учёные направили на них луч 130-милливаттного лазера. Поскольку образцы подсвечивались снизу, они, как и следовало ожидать, двигались вверх, но одновременно с этим смещались в сторону, что свидетельствовало о возникновении «оптической» подъёмной силы. В контрольном эксперименте объекты сферически симметричной формы в направлении, перпендикулярном пучку, не сдвигались.

Lift.jpg @ science.compulenta.ru [кеш]

Новый эффект, возможно, будет учитываться при конструировании космических аппаратов с солнечными парусами. Его можно использовать и для транспортировки микрочастиц в жидкостях.

В планах исследователей — тестирование новых материалов и форм образцов, а также испытания в воздушной среде. Кроме того, они попробуют заменить УФ-свет из оригинальных экспериментов другими типами излучения.

Видеозапись одного из опытов:

nphoton.2010.266-s3.mov

 

Физики создали световое крыло

Оптический аналог аэродинамического профиля, дающий подъёмную силу при попадании в широкий поток света, построили учёные из США. Сначала авторы опыта смоделировали при помощи компьютера, как свет преломляется внутри тел различной формы и как излучение покидает такие тела. Выбрав самый подходящий вариант, физики создали из прозрачного полимера микроскопические изогнутые стержни с полукруглым сечением. Исследователи поместили эти стержни в воду и осветили милливаттным лазером. Помимо смещения от прямого светового давления инициаторы эксперимента обнаружили боковое перемещение этих стержней, что доказывало появление подъёмной силы. // Дальше — www.membrana.ru

 

Оптический аналог аэродинамического профиля, дающий подъёмную силу при попадании в широкий поток света, построили учёные из США.

Сначала авторы опыта смоделировали при помощи компьютера, как свет преломляется внутри тел различной формы и как излучение покидает такие тела. Выбрав самый подходящий вариант, физики создали из прозрачного полимера микроскопические изогнутые стержни с полукруглым сечением.

Исследователи поместили эти стержни в воду и осветили милливаттным лазером. Помимо смещения от прямого светового давления инициаторы эксперимента обнаружили боковое перемещение этих стержней, что доказывало появление подъёмной силы.

Учёные объясняют, что полученное световое крыло работает схожим образом с крылом обычным: при облучении такого объекта под определённым углом возникает перекос в направлении света, прошедшего сквозь материал, что создаёт разницу давлений, подобную разнице в давлении воздуха над и под самолётным крылом.

Оптическое крыло, считают учёные, пригодится для привода микромашин, транспорта микрочастиц в жидкости, а также для улучшения конструкции солнечных парусов.

"Это почти как первые шаги в авиации, что сделали братья Райт", — охарактеризовал открытие один из его авторов Гровер Шварцлендер (Grover Swartzlander) из технологического института Рочестера (RIT). Детали опыта можно найти в статье в Nature Photonics.

13532.jpeg @ www.membrana.ru [кеш]

В отличие от оптического пинцета, для достижения поперечной силы в новой схеме не требуется градиента интенсивности света (фото с сайта nature.com).

 

Diffractive solar sail - Wikipedia

//  en.wikipedia.org

 

A diffractive solar sail, or diffractive lightsail, is a type of solar sail which relies on
diffraction instead of reflection for its propulsion.[1][2] Current diffractive sail designs use thin metamaterial films, containing micrometer-size gratings based on polarization or subwavelength refractive structures, causing light to spread out (i.e. diffract) and thereby exert radiation pressure when it passes through them.[2][3]

The idea of using diffraction for a solar sail was first proposed in 2017 by researchers at the Rochester Institute of Technology.[4] This was enabled in part by advances in material design and fabrication (particularly of gratings), and optoelectronic control.[5] In 2019 a diffractive solar sail project from the Rochester Institute of Technlology suggested a solar polar orbit mission with diffractive sails that could reach a higher solar inclination angle and smaller orbital radius than one with reflective sails, reaching NASA's NIAC phase II.[1][2][6] In 2022 the NIAC project reached phase III and gained US$2 million of support from NASA, with involvement of researchers from both Johns Hopkins University and the Rochester Institute of Technology.[7][8]

Reflective solar sail designs tend to consist of large, thin reflective sheets. By the law of
reflection, the forces acting on them will always be normal to the sheet surface; the sheets
must therefore be tilted during navigation, which poses structure and control challenges, and reduces the power reaching the sail.[2][5][7] These in turn can lower reliability, increase mass, and reduce acceleration.[2] Furthermore, reflective sails tend to absorb a reasonable proportion of the light hitting them, causing them to heat up; this can cause structural problems, particularly when the sail is repeatedly heated and then allowed to cool.[5] Also, each photon hitting the sail is used once, i.e. it's either reflected or absorbed.[5]

On the other hand, in a diffractive sail the grating can redirect light even when the sheet
directly faces the sun, allowing much more efficient control with maximum power hitting the sail.[5][2] The diffractive film can be designed to allow for optoelectronic control of the gratings, thereby reducing mass and increasing reliability relative to mechanical control.[2]

Since the film is translucent, most of the light just passes through the sail, reducing overall heating.[5] Photons can be reused: either by passing through a second diffraction
grating for more thrust, or by going to a solar cell to provide electricity.[8]