శాస్త్ర విజ్ఞానము

సౌర తెరచాపలు

సౌరశక్తి కేవలం నీళ్లు కాచుకోవడానికి, ఆమ్లెట్లు వేసుకోవడానికి మాత్రమే కాదు. అంత కన్నా గొప్ప ప్రయోజనాలు అంతరిక్షంలో ఉన్నాయి.
అలాంటి ప్రయోజనాలలో ఒకటి సౌర తెరచాప.

వీచేగాలి తోసే తోపుకి పడవ కదిలినట్టు, సూర్య కాంతి ఈ సౌరతెరచాపల మీద చేసే ఒత్తిడికి వ్యోమనౌకలు బలం పుంజుకుంటాయన్న మాట!

కాని అసలు కాంతి ఒత్తిడి చెయ్యడం ఏంటి అంటారా?

కాంతి విద్యుదయస్కాంత తరంగం అని విద్యుదయస్కాంత శాస్త్రం చెప్తుంది. అందులోని శక్తి ఫోటాన్లు అనే రేణువుల (particles) రూపంలో ఉంటుందని క్వాంటం సిద్ధాంతం చెప్తుంది. ఒక ఫోటాన్ యొక్క శక్తి (energy, E) దాని పౌన:పున్యం (frequency, v) మీద ఇలా ఆధారపడుతుంది.
E = h v
ఇక్కడ h = Planck's constant

కాంతి వేగంతో కదిలే ఈ ఫోటాన్ కి శక్తి తో బాటు ద్రవ్యవేగం (momentum, p) కూడా ఉంటుంది. దాని విలువ ఈ సూత్రం బట్టి తెలుస్తుంది:
p = E/c,
c= కాంతి వేగం.

కనుక p ద్రవ్యవేగంతో కదిలే ఫోటాన్ ఒక తలాన్ని ఢీ కొన్నప్పుడు, ఫోటాన్ ఆ తలం మీద కాస్తంత ఒత్తిడి చేస్తుంది.

ఆ విధంగా భూమి మీద పడే సూర్య కాంతి చేసే ఒత్తిడి (పీడనం) విలువ = 4.6 micro Pascals.
వాతావరణ పీడనం విలువ (101.3 kilo Pascals) తో పోల్చితే ఇది చాలా చిన్న విలువ అని స్పష్టంగా తెలుస్తోంది.
ఇక బలమైన రాకెట్ ఇంజెన్ల పీడనంతో పోల్చితే ఇది మరీ తక్కువ.

కాని ఆ కాస్త పీడనం చాలు అంతరిక్షంలో కదిలే వ్యోమనౌకని అత్యధిక వేగాలకి చోదించడానికి!

రాకెట్ ఇంజెన్ల ధాటి (thrust) చాలా ఎక్కువే. కాని వాటి వల్ల బోలెడంత ఇంధనం ఖర్చు అవుతుంది కనుక, వాటిని పరిమితంగా తక్కువ సేపు వాడుకోవచ్చు. ముఖ్యంగా గ్రహం యొక్క గురుత్వాకర్షణ నుండి బయట పడడానికి రాకెట్ ఇంజెన్ లని వాడొచ్చు. కాని అంతరిక్షంలో ప్రవేశించాక, ఇరుగుపొరుగు గ్రహాల గురుత్వం నుండి దూరం అయ్యాక, వ్యోమనౌక గతిని అవరోధించే శక్తులు ఏవీ ఉండవు కనుక, సూర్య కాంతి అనుక్షణం చేసే సున్నితమైన ఒత్తిడి వల్ల నౌక మెల్లగా వేగం పుంజుకునే అవకాశం వుంది. అలా కొన్ని నెలల పాటు సౌర కాంతి ఒత్తిడికి గురైన నౌక అధిక వేగాలని అందుకుంటుంది.

అయితే కాంతి చేసే సున్నితమైన ఒత్తిడి మీద ముందుకి కదిలే వ్యోమనౌకలు ఉన్నాయా? అవి ఎలా ఉంటాయి? దాని తెరచాపలు ఎలా ఉంటాయి? ఈ ప్రశ్నలకి సమాధానాలు వచ్చే పోస్ట్ లో...