🚀

ملاح الشراع الشمسي

اركب ضوء الشمس عبر النظام الشمسي — تنقل بضغط الفوتونات وخطط لمسارات حلزونية وحدد مسارك نحو النجوم

🚀 جرب الآن

ما هو الشراع الشمسي؟

الشراع الشمسي هو طريقة دفع للمركبات الفضائية تستخدم ضغط الإشعاع من ضوء الشمس على غشاء عاكس كبير لتوليد قوة دفع بدون وقود. تحمل الفوتونات من الشمس زخما — عندما ترتد عن سطح الشراع المرآوي، تنقل ضعف زخمها إلى المركبة. القوة ضئيلة (حوالي 9 ميكرونيوتن لكل متر مربع عند مسافة الأرض)، لكنها مستمرة ومجانية. على مدى أسابيع وأشهر، تتراكم هذه الدفعة اللطيفة إلى سرعات هائلة. أصبح IKAROS التابع لوكالة JAXA أول شراع شمسي بين كوكبي في 2010، وأظهر LightSail 2 التابع لجمعية الكواكب الإبحار الشمسي المتحكم به في مدار الأرض. من خلال تغيير زاوية الشراع بالنسبة لضوء الشمس، يمكن للملاحين التحرك حلزونيا نحو المريخ والمشتري، أو الغوص قرب الشمس للحصول على تأثير المقلاع نحو الفضاء بين النجوم.

<strong>لماذا هذا مهم؟</strong> توفر الأشرعة الشمسية دلتا-V غير محدود دون حمل وقود — الكأس المقدسة للدفع الفضائي. بينما تنفد الصواريخ الكيميائية في دقائق، يتسارع الشراع الشمسي لسنوات. هذا يجعلها مثالية لمهام النظام الشمسي الخارجي ومواعيد الكويكبات وحتى مهام ما قبل النجوم. استخدم NEA Scout التابع لناسا شراعا شمسيا لزيارة كويكب، ومبادرة Breakthrough Starshot تتصور أشرعة ضوئية مدفوعة بالليزر تصل إلى ألفا قنطورس خلال عمر إنسان. فهم الإبحار الشمسي يعني فهم مستقبل استكشاف الفضاء العميق.

📖 تعمق أكثر

تشبيه 1

فكر في الشراع الشمسي مثل المراكب الشراعية في المحيط - ولكن بدلًا من أن تدفع الرياح الأشرعة، فإن ذلك هو ضوء الشمس. ترتد تريليونات من جزيئات الفوتون الصغيرة عن اللوحة العاكسة العملاقة، ويعطي كل منها دفعة ضئيلة. فوتون واحد لا يفعل شيئًا تقريبًا، لكن تريليونات الفوتون تتراكم في الثانية. على مدى أشهر، يعمل نسيم الضوء اللطيف على تسريع المركبة الفضائية بشكل أسرع مما يمكن أن يتحمله أي صاروخ كيميائي.

تشبيه 2

تخيل أنك تقف على بحيرة متجمدة ممسكًا بمرآة ضخمة بينما يقوم شخص ما برمي كرات بينج بونج عليك. بالكاد تدفعك كل كرة، ولكن إذا ضربت الملايين كل ثانية، فستبدأ في الانزلاق عبر الجليد. الآن استبدل كرات البينج بونج بفوتونات من الشمس والبحيرة المتجمدة بمساحة خالية من الاحتكاك - هذه هي الطريقة التي يعمل بها الشراع الشمسي. كلما كانت مرآتك أخف وزنًا (الشراع)، زادت سرعتك.

🎯 نصائح المحاكي

مبتدئ

اضغط على ابدأ، ثم انشر الشراع لفتح الغشاء العاكس.

متوسط

قم بالتبديل إلى الوضع المتوسط ​​للوصول إلى عناصر التحكم في الانعكاس وبدء المدار.

خبير

قم بتقليل نسبة الكتلة إلى المساحة إلى أقل من 5 جم/م² لمحاكاة الجيل التالي من الأشرعة فائقة الرقة.

📚 المصطلحات

Solar Sail
دفع المركبة الفضائية باستخدام الضغط الإشعاعي الناتج عن ضوء الشمس على غشاء عاكس كبير.
Radiation Pressure
القوة التي تمارسها الفوتونات التي تصطدم بسطح ما، تبلغ حوالي 9.08 ميكرون/م² على مسافة الأرض من الشمس.
Characteristic Acceleration
مقياس أداء الشراع الشمسي: التسارع عند 1 وحدة فلكية مع الإبحار الطبيعي لأشعة الشمس.
Lightness Number
نسبة قوة ضغط الإشعاع الشمسي إلى قوة الجاذبية الشمسية على الشراع.
IKAROS
المركبة الفضائية JAXA التي أظهرت أول شراع شمسي ناجح في الفضاء بين الكواكب (2010).
LightSail 2
CubeSat الذي تم تمويله جماعيًا من جمعية الكواكب والذي أظهر الإبحار الشمسي المتحكم فيه في مدار الأرض (2019).
Diffractive Sail
يستخدم الجيل التالي من الشراع شبكات الحيود بدلاً من الانعكاس، مما يتيح التحكم الجديد في المسار.
Spiral Trajectory
تعمل المناورة المدارية للشراع الشمسي على تغيير المدار تدريجيًا عن طريق إمالة الشراع بالنسبة للشمس.
Solar Wind
تيار من الجسيمات المشحونة القادمة من الشمس، يختلف عن ضغط إشعاع الفوتون ولكنه قابل للاستخدام في الأشرعة الكهربائية.
Areal Density
الكتلة لكل وحدة مساحة للشراع (جم/م²). المستوى الأدنى هو الأفضل - تهدف الأشرعة الحالية إلى أقل من 3 جم/م².
Sundiver Maneuver
المسار الذي يغوص بالقرب من الشمس للحصول على أقصى تسارع قبل مغادرة النظام الشمسي.
Delta-V
التغيير الكلي في السرعة التي يمكن للمركبة الفضائية تحقيقها - توفر الأشرعة الشمسية دلتا V غير محدودة مع مرور الوقت.
Photon Momentum
كل فوتون يحمل الزخم p = E/c. تنقل الفوتونات المنعكسة 2p إلى سطح الشراع.

🏆 شخصيات رئيسية

Johannes Kepler (1619)

اقترح لأول مرة أن ذيول المذنبات تتجه بعيدا عن الشمس بسبب ضغط الإشعاع الشمسي

Friedrich Zander (1924)

مهندس سوفياتي كان أول من اقترح رسميًا الإبحار الشمسي لدفع المركبات الفضائية

Louis Friedman (2005)

شارك في تأسيس The Planetary Society وقاد العديد من بعثات الشراع الشمسي بما في ذلك LightSail

JAXA IKAROS Team (2010)

إطلاق أول مركبة فضائية شراعية شمسية ناجحة بين الكواكب إلى كوكب الزهرة

Les Johnson (2018)

باحث NASA MSFC يقود NEA Scout وغيرها من مهام تطوير تكنولوجيا الشراع الشمسي

🎓 مصادر التعلم

💬 رسالة للمتعلمين

الإبحار الشمسي يحول الشمس نفسها إلى خزان وقود لا نهائي. كل فوتون يضرب شراعك هو محرك صغير يعمل مجانًا. اكتشف كيف يمكن لأخف مركبة فضائية بشرية أن تصل إلى أقرب النجوم!

ابدأ الآن

مجاني، بدون تسجيل

ابدأ الآن →