Grafen, czyli najcieńszy znany materiał, to niesamowicie obiecująca technologia. Z jego pomocą można by stworzyć nową generację wyświetlaczy dotykowych, wysokowydajne akumulatory, superkondensatory czy przeróżne czujniki, które byłyby w stanie zarejestrować obecność już pojedynczej cząsteczki szkodliwej substancji. Wygląda na to, że można by go też wykorzystać do eksploracji kosmosu. Inżynierowie z ESA chcieliby bowiem zbudować z niego żagle słoneczne.
Żagle słoneczne są widziane jako kosmiczny napęd przyszłości już od bardzo dawna. Fotony światła słonecznego lub specjalnie skonstruowanych laserów uderzałyby w takie żagle, przymocowane go załogowego lub bezzałogowego statku, popychając pojazd niczym żaglowiec.
Przyspieszenie generowane przez taką konstrukcję byłoby niewielkie, ale stałe. Co więcej, nie wymagałoby zastosowania jakiekolowiek paliwa, co solidnie zmniejszałoby masę kosmicznego statku. Z drugiej strony, tę masę zwiększałyby same żagle, ograniczając efektywność napędu. Sięgnięcie po grafen może pozwolić rozwiązać ten problem.
Dotychczas żagle słoneczne wykorzystano tylko w niektórych satelitach, jako system ułatwiający kontrolowanie swojego położenia, oraz w dwóch misjach demonstracyjnych. Wówczas zastosowano jednak żagle wykonane z polimerów, takich jak poliimidy. Chociaż z tych polimerów można stworzyć niezwykle cienkie żagle, daleko im do grafenu, z którego żagle miałyby grubość atomu.
Wyposażona w żagiel słoneczny eksperymentalna japońska sonda IKAROS, wystrzelona w przestrzeń kosmiczną w 2010 roku. Wizja artystyczna. Źródło: Wikimedia Commons/ Andrzej Mirecki (CC BY-SA 3.0)
Aby sprawdzić, czy z grafenu warto zbudować żagle słoneczne, badacze z ESA przeprowadzili pewien eksperyment. W jego ramach kawałek arkusza grafenu, o średnicy 3 milimetrów, umieszczono w wieży próżniowej o wysokości 100 metrów. Podczas gdy ten swobodnie opadał, trafiono go serią laserowych impulsów o mocy 1-wata, co nadało mu przyspieszenie o wartości nawet 1m/s2. Jak zauważa ESA, to tylko niewielki ułamek przyspieszenia grawitacyjnego, ale w przestrzeni kosmicznej takie przyspieszenie doprowadziłoby do rozwinięcia z czasem ogromnej prędkości.
Arkusz grafenu wykorzystany przez ESA podczas testu w wieży próżniowej. | Źródło: ESA/GrapheneSail
Start-up SCALE Nanotech, założony w ramach programu inkubacyjnego ESA, obecnie szuka partnerów w celu odtworzenia systemu w większej skali i przetestowania go na orbicie. Mam nadzieję, że te zamiary uda się zrealizować.
Źródło: ESA, Foto.tyt. Pixabay/seagul