آژانس فضایی اروپا (ESA) در آخرین پرواز پارابولیک خود، موفقیت چشمگیری را در استفاده از آئروژل های گرافنی برای پیشرانش فضایی بدون سوخت به دست آورد. نتایج این آزمایشها نشان میدهد که این مواد فوق سبک، هنگامی که در معرض نور لیزر قرار میگیرند، قادر به تولید رانش قابل توجهی در شرایط ریزگرانش هستند. این کشف، راه را برای مفاهیم نوآورانه در پیشرانش میکرو، کنترل وضعیت ماهوارهها و بادبانهای خورشیدی مبتنی بر گرافن هموار میکند.
پیشرانش فضایی بدون سوخت:کشف قابلیت رانش قوی آئروژل گرافنی توسط آژانس فضایی اروپا
یک پرواز پارابولیک اخیر آژانس فضایی اروپا (ESA) نشان داده است که ائروژل های گرافنی میتوانند به طور مؤثر توسط نور لیزر در ریزگرانش به جلو رانده شوند و مسیری امیدوارکننده برای پیشرانش فضایی بدون سوخت را برجسته میکنند. در شرایط تقریباً بیوزنی، مکعبهای گرافنی بسیار سبک (با چگالی حدود ۰.۰۱ گرم بر سانتیمتر مکعب) هنگام تابش با لیزر، «سریعتر از پلک زدن» شتاب گرفتند، در حالی که در گرانش عادی زمین، همین نمونهها تنها حرکت ناچیزی نشان دادند.
در طول فازهای ریزگرانشی، آئروژل ها حدود ۵۰ میلیمتر را در چند صدم ثانیه طی کردند و به سرعتهای اوج حدود ۱.۷ متر بر ثانیه با پالس رانش کوتاه در حدود ۰.۶ میلینیوتن رسیدند. در زمین در ۱ گرم، جابجایی به حدود ۱۵ میلیمتر محدود شد، سرعتها نزدیک به ۰.۰۶ متر بر ثانیه باقی ماند و رانش به تنها چند ده میکرو نیوتن کاهش یافت. این به وضوح نشان میدهد که گرانش و اصطکاک سطحی بیشتر عملکرد مواد را که توسط نور هدایت میشود، در اندازهگیریهای قبلی آزمایشگاهی پنهان کرده بودند.
مکانیسم رانش حرارتی است: لیزر سطح نورانی شبکه متخلخل گرافن را گرم میکند و یک شیب دمای شدید در سراسر ائروژل ایجاد میکند. گاز باقیمانده در منافذ توسط پمپهای ویژه و نیروهای فوتوفتیکی رانده میشود که این شیب را به یک رانش جهتدار در امتداد پرتو تبدیل میکند. محققان با تنظیم چگالی و ساختار حفرهای ائروژل دریافتند که یک معماری میانی قویترین رانش را ایجاد میکند، در حالی که توان لیزر به عنوان یک «دریچه گاز» راحت برای کنترل پاسخ عمل میکند.
محققان دانشگاه آزاد بروکسل (ULB) در بلژیک و دانشگاه خلیفه در امارات متحده عربی (UAE) این مطالعه را رهبری کردند که در طول کمپین پرواز پارابولیک ESA انجام شد. نتایج آنها نشان میدهد که آئروژل های گرافنی که به دقت مهندسی شدهاند، میتوانند نور را در فضا به کار مکانیکی مفید تبدیل کنند، بدون نیاز به پیشران معمولی، که امکان مفاهیم آینده مانند پیشرانش لیزری میکرو، عناصر کنترل وضعیت برای ماهوارههای کوچک و بادبانهای خورشیدی فوق سبک مبتنی بر گرافن را فراهم میکند.
