وقتی یک فضاپیمای را تصور می کنید، شاید چیزی مثل این، به فکرتان برسد
یا این، یا شاید این
همه آنها چه وجه مشترکی دارند؟
بین تشابه های موجود، همه خیلی بزرگند زیرا برای حمل افراد، سوخت
انواع لوازم، ابزارهای علمی و
در موارد نادر، سلاحهای لیزری مخرب سیاره استفاده می شوند
با این وجود، فضاپیمای واقعی نسل بعدی شاید بسیار، بسیار کوچکتر باشند
منظور از کوچک به اندازه ای است که در جیب جا شود
ارسال انبوهی از این فضاپیماهای بسیار کوچک به کهکشان را تصور کنید
می توانند ستاره ها و سیارات دوردست را کشف کنند
با حمل سنسورهای الکترونیکی پیچیده که
همه چیز را اندازه گیری می کند از درجه حرارت گرفته تا پرتوهای کیهانی
هزار تا از آنها را می توان بکار گرفت
با هزینه فقط یک ماموریت شاتل فضایی
می توانیم موجب افزایش تصاعدی داده های جمع آوری شده
درمورد جهان هستی بشویم
همچنین هریک جداگانه قابل استفاده است یعنی
می توان آنها را به محیط هایی فرستاد که
برای یک موشک یا کاوشگر میلیارد دلاری خطرناک است
چند صد فضاپیمای کوچک همینک در مدار زمین
درحال عکس گرفتن از فضا و
جمع آوری داده های مربوط به چیزهایی مانند
رفتار باکتری ها در جو زمین
و سیگنال های مغناطیسی که می تواند به پیش بینی زلزله کمک کند هستند
اگر آنها بتوانند فراتر از مدار زمین پرواز کنند، تصور کنید که چقدر بیشتر می توانیم یاد بگیریم
این دقیقا همان کاری است که سازمانهایی مانند ناسا، می خواهند انجام دهند یعنی
ارسال فضاپیماهای بسیار کوچک برای دیده بانی سیاره های قابل سکونت و
توصیف پدیده های نجومی که نمی توانیم از زمین مطالعه کنیم
اما چنین اشیای کوچکی، موتور بزرگ یا تن ها سوخت را نمی تواند حمل کند
پس چگونه چنین وسیله ای خود را حرکت بدهد؟
معلوم است که یک فضاپیما کوچک، نیاز به نیروی رانش خرد دارد
در مقیاس های خیلی کوچک
برخی قوانین آشنای فیزیک نیوتنی صدق نمی کند
به ویژه هر روز مکانیک نیوتنی بیشتر می شکند و
نیروهای که معمولا قابل اغماض اند، قدرتمند و نمایان می شوند
چنین نیروهایی شامل کشش سطحی و عمل مویرگی نیز می شود
این پدیده، حاکم بر اشیای کوچک است
سیستم های رانش خرد، این نیروها را مهار و به فضاپیما قدرت حرکت می دهند
یک نمونه عملی از آنها
رانش الکترو اسپری میکروسیال نام دارد
این نوعی پیشرانه یونی است که
به معنی پرتاب ذرات باردار برای تولید حرکت است
یک نمونه از آن در آزمایشگاه رانش جت ناسا ساخته شده که
ابعادش فقط چند سانتی متر است
کارکردش به این ترتیب است که
صفحه ای فلزی که اندازه تمبراست و رویش صد سوزن نازک قراردارد با
یک فلز که دارای نقطه ذوب پایین است مثل ایندیم، روکش شده
یک توری فلزی روی سوزنها قرار می گیرد و
یک میدان الکتریکی بین توری و صفحه برقرار می شود
هنگامی که صفحه گرم است، ایندیم ذوب شده و
عمل مویرگی فلز مذاب را از سوزنها بالا می کشد
نیروی میدان الکتریکی فلز مذاب را به سمت بالا می کشد اما
کشش سطحی آن را باز می گرداند در نتیجه
ایندیم روی سوزن ها شکل مخروطی پیدا می کند
شعاع کوچک نوک سوزن به
میدان الکتریکی امکان میدهد که بر کشش سطحی غلبه کند
هنگامی که این اتفاق می افتد
یون های مثبت با سرعت ده ها کیلومتر در ثانیه، پرتاپ می شوند
آن جریان یون، به لطف قانون سوم نیوتن
فضاپیما را در جهت مخالف می راند
هر یون، ذره ای بسیار کوچک است اما
فشار حاصل از خروج تعداد زیادی از آنها برای
ایجاد شتاب قابل توجه، کافی است
بر خلاف گاز اگزوز که از موتور موشک برون می آید
این جریان بسیار کوچکتر و از نظر مصرف سوخت، بسیارکارآمد است که
باعث می شود برای ماموریت های به اعماق ژرف فضا، مناسب تر باشد
این سیستم های رانش خرد هنوز کاملا مورد آزمایش قرار نگرفته است
اما برخی از دانشمندان فکر می کنند که آنها به اندازه کافی قابل اطمینان می شوند تا
در ترابری کوچک، خارج از مدار زمین، تحول ایجاد کنند
در واقع، آنها پیش بینی می کنند که در ده سال آینده هزاران عدد از
فضاپیماهای بسیار کوچک به فضا پرتاب می شوند تا
اطلاعاتی جمع آوری کنند که امروز ما فقط می توانید، خواب آنرا ببنیم
این کلیت علم میکرو راکت است