โซลาร์เซลล์ ภารกิจทางอวกาศหลาย 100 รายการ ได้เริ่มขึ้นตั้งแต่ภารกิจทางจันทรคติครั้งล่าสุด รวมถึงยานสำรวจห้วงอวกาศหลายลำ ที่ถูกส่งไปยังขอบระบบสุริยะของเรา อย่างไรก็ตาม การเดินทางสู่อวกาศของเราถูกจำกัดด้วยพลังของเครื่องยนต์จรวด เคมี และปริมาณเชื้อเพลิงจรวดที่ยานอวกาศสามารถบรรทุกได้ ปัจจุบัน น้ำหนักของกระสวยอวกาศขณะปล่อยนั้น คิดเป็นเชื้อเพลิงประมาณ 95 เปอร์เซ็นต์
เราจะทำอะไรได้บ้าง หากเราสามารถลดความต้องการเชื้อเพลิงจำนวนมาก และถังที่บรรจุเชื้อเพลิงได้ หน่วยงานด้านอวกาศระหว่างประเทศ และบริษัทเอกชนบางแห่ง ได้เสนอวิธีการขนส่งหลายวิธีที่จะช่วยให้เราไปได้ไกลขึ้น แต่ภารกิจในอวกาศ ที่มีมนุษย์ควบคุมยังไปไม่ถึงดวงจันทร์ ตัวเลือกการขนส่งในอวกาศที่สมจริงที่สุด เรียกร้องให้มีการกำจัดทั้งเชื้อเพลิงจรวด และเครื่องยนต์จรวด แทนที่ด้วยใบเรือ นาซาเป็นหนึ่งในองค์กรที่กำลังศึกษาเทคโนโลยีที่น่าทึ่งนี้ ที่เรียกว่าโซลาร์เซลล์ที่จะใช้พลังของดวงอาทิตย์
เพื่อส่งเราไปสู่ห้วงอวกาศ ในบทความนี้ เว็บไซต์สาระบันเทิงเชิงพาณิชย์ของอเมริกา จะแสดงให้คุณเห็นว่าแนวคิดของ โซลาร์เซลล์ พัฒนาขึ้นอย่างไร โดยนาซาและคนอื่นๆ กำลังทดสอบเทคโนโลยีนี้ และดูว่าโซลาร์เซลล์จะพาเราไปในจักรวาลได้ไกล และรวดเร็วเพียงใด เกือบ 400 ปีที่แล้ว ในขณะที่ยุโรปส่วนใหญ่ ยังคงเกี่ยวข้องกับการสำรวจโลกโดยเรือโยฮันเนิส เค็พเพลอร์ ได้เสนอแนวคิดในการสำรวจกาแลคซีโดยใช้ใบเรือ
จากการสังเกตของเขาว่าหางของดาวหางถูกพัดไปรอบๆ ด้วยลมสุริยะ เขาเชื่อว่าใบเรือสามารถจับลมนั้น เพื่อขับเคลื่อนยานอวกาศตามทิศทางลม ที่พัดพาเรือในมหาสมุทร ในขณะที่แนวคิดของโยฮันเนิส เค็พเพลอร์ เกี่ยวกับลมสุริยะไม่ได้รับการพิสูจน์ แต่หลังจากนั้น นักวิทยาศาสตร์ก็ค้นพบว่าแสงแดดออกแรง มากพอที่จะทำให้วัตถุเคลื่อนที่ได้ เพื่อใช้ประโยชน์จากแรงนี้ นาซาได้ทดลองกับใบเรือสุริยะขนาดยักษ์ที่สามารถผลักผ่านจักรวาลได้ด้วยแสง มี 3 องค์ประกอบ
ในยานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ คือ แรงต่อเนื่องจากแสงแดด กระจกขนาดใหญ่ และบางเฉียบ และรถเปิดตัวแยกต่างหาก ยานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยใบเรือ พลังงาน แสงอาทิตย์ไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงขับเคลื่อนแบบเดิมๆ เพราะเชื้อเพลิงขับเคลื่อนคือแสงแดด และดวงอาทิตย์คือเครื่องยนต์ แสงประกอบด้วยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ออกแรงกระทำต่อวัตถุที่มาสัมผัส นักวิจัยของนาซาพบว่าที่ 1 หน่วยดาราศาสตร์ AU ซึ่งเป็นระยะทางจากดวงอาทิตย์ถึงโลกเท่ากับ 93 ล้านไมล์
แสงแดดสามารถผลิตพลังงานได้ประมาณ 1.4 กิโลวัตต์ ถ้าคุณเอา 1.4 กิโลวัตต์มาหารด้วยความเร็วแสง คุณจะพบว่าแรงที่ดวงอาทิตย์กระทำมีค่าประมาณ 9 นิวตัน ต่อตารางไมล์ ในการเปรียบเทียบ เครื่องยนต์หลักของกระสวยอวกาศสามารถสร้างแรงได้ 1.67 ล้านนิวตันระหว่างการยกขึ้น และแรงขับ 2.1 ล้านนิวตันในสุญญากาศ อย่างไรก็ตาม ในที่สุด แรงที่ต่อเนื่องของแสงอาทิตย์บนใบสุริยะ สามารถขับเคลื่อนยานอวกาศให้มีความเร็ว
เร็วกว่าจรวดแบบดั้งเดิมถึง 5 เท่า วัสดุเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ แม้ว่าใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ จะได้รับการออกแบบมาก่อน นาซามีโปรแกรมการแล่นเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ ในทศวรรษที่ 1970 วัสดุที่มีอยู่จนถึงทศวรรษที่ผ่านมา หรือมากกว่านั้น ก็หนักเกินไปที่จะออกแบบยานแล่นเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้งานได้จริง นอกจากน้ำหนักเบาแล้ว วัสดุยังต้องสะท้อนแสงสูง และสามารถทนต่ออุณหภูมิที่รุนแรงได้
ใบเรือยักษ์ที่นาซาทดสอบในวันนี้ ทำจากวัสดุสะท้อนแสงน้ำหนักเบามากซึ่งบางกว่ากระดาษทั่วไปถึง 100 เท่า วัสดุอลูมิไนซ์ที่ทนต่ออุณหภูมินี้ เรียกว่า ซีพี-1 อีกองค์กรหนึ่งที่กำลังพัฒนาเทคโนโลยีโซลาร์เซลล์ คือ สมาคมดาวเคราะห์ กลุ่มเอกชนที่ไม่แสวงหาผลกำไรในแพซาดีนา แคลิฟอร์เนีย สนับสนุนคอสมอส 1 ซึ่งมีใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ ที่ทำจากไมลาร์เสริมอะลูมิเนียม และมีความหนาประมาณ 1 ใน 4 ของถุงขยะพลาสติกชั้นเดียว
ลักษณะการสะท้อนแสงของใบเรือเป็นกุญแจสำคัญ เมื่อโฟตอนอนุภาคแสงกระเด็นออกจากวัสดุสะท้อนแสง โฟตอนจะค่อยๆ ดันใบเรือไปโดยส่งโมเมนตัมไปที่ใบเรือเนื่องจากมีโฟตอนจำนวนมากจากแสงอาทิตย์เนื่องจากโฟตอนกระทบกับใบเรืออย่างต่อเนื่อง จึงมีแรงดันคงที่ แรงต่อหน่วยพื้นที่ ที่กระทำต่อใบเรือ ซึ่งทำให้เกิดการเร่งคงที่ของยานอวกาศ แม้ว่าแรงบนยานอวกาศใบสุริยะจะน้อยกว่าจรวด เคมีทั่วไป เช่นกระสวยอวกาศ ยานอวกาศใบสุริยะจะเร่งความเร็วตลอดเวลา และบรรลุความเร็วที่มากขึ้น
นานาสาระ: ดาว การอธิบายและให้ความรู้เกี่ยวข้องกับมวลและการเคลื่อนที่ของดาว
