Magnetoszféra-meghajtású űrhajók

A NASA szakemberei még Dooku gróf napvitorlásánál is különösebb jármű elkészítését tervezik, amelyet a Napból származó töltöttrészecske-áramlás gyorsít.

Bolygónk egyik legfontosabb kozmikus védőpajzsa a magnetoszféra, ilyennel sem a Hold, sem pedig a Mars nem rendelkezik. Míg a légkörben lévő ózonréteg a káros ibolyántúli sugaraktól óvja meg a felszínt, a Föld körül állandósult mágneses mező a Napból származó egyéb sugárzással és töltött részecskékkel szemben jelent védelmet, amelyek különösen napkitörések alkalmával veszélyesek. A napszél töltött részecskéi ugyanis eltérülnek a mágneses erővonalak hálójában, s vagy el sem érik a felszínt, vagy a pólusok térségében jutnak le a légkör sűrűbb rétegeibe, látványos sarkifény-jelenséget idézve elő.

Ám a magnetoszféra nem csupán erre jó! A Nap és a Föld közötti mágneses kölcsönhatás igen erős nyomást gyakorol bolygónkra, amely leginkább a földi magnetoszféra aszimmetrikus formájában mutatkozik meg. A Nap felőli oldal ugyanis jelentős mértékben belapul, a másik oldal viszont uszályszerű, elnyúlt formát vesz fel. Ennek ismeretében könnyű elképzelni, hogy a légkört igen hatékonyan "erodálhatja" a napszél - ahogy ez a Mars esetében történt, miután a vörös bolygó elveszítette globális mágneses terét.

Bár szerencsére a Föld túlságosan nagy méretű ahhoz, hogy a napszél elfújja, egy kisebb tárggyal ez akár tényleg megtörténhet. A NASA Marshall Űrközpontjának kutatója, Dennis Gallagher éppen ezt vizsgálja munkatársaival. Olyan űrjárművet, egyfajta napvitorlást terveznek, amelyet a körülötte kialakított mágneses mező juttat el egyik bolygótól a másikhoz, kihasználva a napszél hajtóerejét.

Számításaik szerint egy 15 kilométer méretű mini-magnetoszférára a Föld pályája mentén 1-3 Newton nagyságú erővel hat a napszél. Ez az erő pedig igen jelentős: három hónap alatt akár 290 000 km/órás sebességre gyorsíthatna fel egy 200 kilogramm tömegű űreszközt. Így ez az elképzelt űrhajó igen gyorsan utolérné és leelőzné a Voyager- és Pioneer-űrszondákat, amelyek a bolygónktól eddig legtávolabbra jutott ember alkotta űreszközök.

A magnetoszféra-meghajtás kísérleteit egy 6 x 10 méteres vákuum-kamrában végzik, ahol a mágneses teret elektromos tekercs segítségével állítják elő. Ezek után a mágneses buborékot "felfújják" ionizált gáz, vagyis plazma segítségével, ezért kapta a kísérlet a Mini-Magnetospheric Plasma Propulsion (M2P2) elnevezést. A kísérletek során már sikerült elérni, hogy a mini-magnetoszféra teljesen betöltse a vákuum-kamrát.

Ám az űrben semmi nem akadályozza majd a nagyobb méret, például a 15 kilométeres átmérő elérését, amelyhez csupán 1 kW energiára és kevesebb mint 1 kg héliumra lesz szükség naponta. Ezzel szemben a mágneses buborék mintegy 600 kW energiához jut majd a napszélből minden nap.

Annak ellenére, hogy semmilyen új technológiára nincs szükség a megvalósításához, a mágneses meghajtásnak nem ez, és nem is az olcsóság a legnagyobb előnye. Sokkal inkább az, hogy távolodva a Naptól a napszél hajtóereje nem csökken. Ugyanis minél messzebb kerül egy mini-magnetoszféra a Naptól, annál ritkább a napszél, ezért a magnetoszféra kitágul (hasonlóan a felfelé szálló léggömbhöz, amelynek állandó belső nyomása egyre nagyobb méretet eredményez a külső légnyomás csökkenése miatt). Mivel a napszél gyengülése és a mágneses buborék tágulása fordítottan arányos, a magnetoszféra teljes felületére ható erő mértéke nem változik, tehát a meghajtás mértéke állandó marad.

Ennél már valóban csak egy előnyösebb tulajdonsága van a magnetoszféra-meghajtásnak, a biztonság. A mágneses térrel körbevett űrhajó ugyanis a Föld felszínéhez hasonlóan védve van csillagunk és a világűr más eredetű káros sugárzásától, így rendkívül kedvező feltételeket jelent az emberi utasok számára.

Mindezek miatt jó esély van arra, hogy a jövőben a mágneses tér segítségével hajtott űrhajókkal járjuk majd be a Naprendszer vidékeit.

Ajánlat:

A magnetoszférák szerkezete - ábrasorozat

Elektromágneses környezetünk: geomágneses viharok, napkitörések

Összefoglaló cikk a napvitorlásokról a NASA tudományos oldalán

Korábban az [origo]-ban:

A Nap-Föld kapcsolat újabb részletei
2002. június 6. A NASA új, TIMED nevű műholdja segíti a naptevékenység bolygónkra gyakorolt fizikai hatásainak alaposabb megértését.

Csapdába ejti a Nap-részecskéket az amerikai Genesis űrszonda
2001. augusztus 3. A Nap-Föld rendszer egyik librációs pontjához induló Genesis a kisebb és viszonylag olcsó űrszondák közé tartozik, s úticélja megegyezik a SOHO helyével.

Egy csillagközi űrszonda tervei
2002. április 18. A megfelelő csillagközi űrszonda tervezése sokat várat még magára. Kérdés, hogy tudományunk nem elég fejlett ehhez, vagy csupán az érdeklődés, a ráfordítandó fantázia és idő hiányáról van szó?