2. DEFINIZIONE E
UTILIZZO
Le vele solari sono una forma di propulsione spaziale
che sfrutta la pressione di radiazione. Il meccanismo
della vela solare viene utilizzato occasionalmente in
combinazione con i sistemi di propulsione ordinari
per le sonde e i satelliti. Ciò consente di risparmiare
del carburante che altrimenti sarebbe destinato per
le correzioni dell'assetto e le modificazioni
dell'orbita. Per esempio il satellite geostazionario per
le telecomunicazioni Eurostar E3000 della EADS
Astrium usa dei pannelli di vele solari attaccati
alle celle fotovoltaiche per scaricare il momento
angolare trasversale, risparmiando così carburante.
3. STORIA
Il concetto di vela solare venne proposto per la
prima volta dall'astronomo tedesco Giovanni
Keplero nel diciassettesimo secolo. Venne
riproposto da Fridrich Cander alla fine degli anni
venti e gradualmente raffinato nei decenni
successivi. Recenti interessi seri nelle vele solari
iniziarono con un articolo
dell'ingegnere e scrittore di fantascienza Robert
Forward nel 1984. Nel maggio del 2010 è stata
lanciata la sonda giapponese IKAROS, la prima in
assoluto ad aver usato con successo una vela
solare come sistema di propulsione, che l'ha
portata fino a Venere.
4.
5. FUNZIONAMENTO
Il veicolo spaziale dispiega una grande pellicola
riflettente che riflette la luce del Sole o di qualche
altra sorgente. La pressione di radiazione sullo
specchio genera una minuscola quantità di moto
dovuta ai fotoni riflessi. Inclinando la vela con un
certo angolo rispetto al Sole si determinano i
cambiamenti di direzione del veicolo spaziale. Nella
maggior parte dei progetti lo sterzo viene realizzato
con delle pale ausiliarie che agiscono come piccole
vele solari per cambiare l'assetto della vela grande.
L'inclinazione delle pale può essere modificata grazie
a motori elettrici.
6. MATERIALI
UTILIZZATI
Il più comune materiale usato per i progetti correnti
è una pellicola alluminata di Kapton di 2 µm. Essa
resiste al calore di un passaggio vicino al Sole
rimanendo ancora ragionevolmente dura. Lo strato
riflettente in alluminio è posto sul lato rivolto verso il
Sole. Le vele della Cosmos 1 erano fatte di una
pellicola in PET ricoperta di alluminio. Sono state
fatte anche alcune speculazioni teoriche sull'uso
di nanotecnologie per fabbricare molecole di
materiali più forti e dalle caratteristiche perfette per
formare vele fotoniche basati su maglie di nanotubi,
nelle quali la separazione tra le fibre è inferiori a
metà della lunghezza d'onda della luce che spinge la
vela.
7.
8. LIMITAZIONI
Le vele solari permettono un grande risparmio sul
carburante e il trasporto, inoltre rendono i viaggi
nello spazio più ecosostenibili. Tuttavia non sono
molto efficaci nelle orbite terrestri basse a causa
dell'attrito con l'aria. Sopra quell'altitudine
forniscono accelerazioni molto piccole che
impiegano mesi per far raggiungere al mezzo una
velocità utile. Le vele devono essere molto larghe e
il carico utile in genere piccolo. Il dispiegamento
delle vele rappresenta anch'esso una sfida. Le vele
solari devono essere rivolte verso il Sole per
decelerare e quindi, nei viaggi lontano dal Sole,
devono provvedere a girarsi dietro il pianeta
più esterno e decelerare quindi alla luce del Sole.
