Wenn ein Raumfahrzeug mit 0,6 c fliegen soll, wie muss man ein Schutzsystem so konzipieren, dass alle Trümmerkollisionen mit dem Segel es nicht für die weitere Verwendung beschädigen? Ist es möglich, einen Whipple-Schildmechanismus zu verwenden?
Ein Lichtsegel, das jede brauchbare Geschwindigkeit erreichen kann, geschweige denn 0,6 c, muss sowohl sehr groß als auch sehr gering sein. Typische spekulative Designs sind also riesige Blätter aus sehr dünnem Film oder sogar ein Geflecht aus winzigen Drähten mit Löchern, die kleiner sind als die Wellenlänge des für den Antrieb verwendeten Lichts. (siehe Diskussion auf Wikipedia). In allen Fällen, die mir bekannt sind, ist der Ansatz zum Kollisionsschutz derselbe - entwerfen Sie das Segel so, dass es (a) kleine Löcher toleriert (b) verhindert, dass solche Löcher zu groß werden (z. B. durch Einbetten regelmäßiger Verstärkungsfasern in das Segel ( ein bisschen wie "Ripstop"-Nylon für Kleidung und Zelte).Es scheint immer besser zu funktionieren, mehr Segel hinzuzufügen und einige Löcher zu tolerieren, als eine Abschirmung hinzuzufügen, um Löcher zu vermeiden.Natürlich eine Kollision mit der tatsächlichen Nutzlast und nicht mit dem Segel wäre ein großes Problem, aber auch sehr unwahrscheinlich.
Bei Geschwindigkeiten wie 0,6c muss man sich auch Sorgen um interstellaren Wasserstoff machen, da jedes Atom jetzt eine beträchtliche Menge an Energie enthält (etwa 150 MeV). Meines Wissens wurden zwei Ansätze vorgeschlagen, um damit umzugehen: (1) Verwenden Sie UV-Laser, um das Gas vor Ihnen zu ionisieren, und verwenden Sie dann ein Magnetfeld, um die Ionen abzulenken (2) Wählen Sie ein Material für Ihr Segel, das beständig ist Erosion/Schwächung durch solche Strahlung (was einen Kompromiss mit anderen Erwägungen wie Stärke und Reflexionsvermögen erfordern würde).
Damit ein Sonnensegel funktioniert, muss es eine enorme Oberfläche haben.
Die Menge an Material, die benötigt wird, um so etwas herzustellen, wäre enorm, ganz zu schweigen von den zusätzlichen Materialien, die benötigt werden, um es vor Trümmern zu schützen, die schneller als Kugeln fliegen.
Anstatt zu versuchen, es vor Beschädigungen zu schützen, ist es besser, mit Beschädigungen zu rechnen und einen robusten Wartungs- und Reparaturprozess zu entwickeln.
Derzeit entstehen Materialien mit "selbstheilenden" Eigenschaften. Eine Variante solcher Materialien könnte im Gewebe eines Sonnensegels verwendet werden, so dass es die Einstiche autonom oder robotergesteuert selbst heilen könnte.
Derzeit gibt es eine Reihe verschiedener Materialien mit solchen Eigenschaften, die auf unterschiedliche Weise das Ergebnis erzielen. Meines Wissens wurde noch keiner für die Strapazen des Weltraums angepasst, aber das heißt nicht, dass sie es nicht sein könnten (hier Geld einfügen). Hier ist ein solches Beispiel für ein Material, das diesen Effekt erzielt .
Für den Fall, dass ein Material nicht zur autonomen Selbstheilung im Weltraum hergestellt werden kann, könnte es möglicherweise so hergestellt werden, dass es von Robotern repariert wird. Das Segel könnte mit Führungsdrähten ausgekleidet sein, die es kleinen Robotern ermöglichen könnten, die Segeloberfläche regelmäßig zu scannen und zu reparieren.
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