Kada zamišljate svemirski brod, vjerojatno zamišljate nešto ovako,
ili ovako, ili možda ovako.
Što im je zajedničko?
Između ostalog, ogromni su zato što moraju nositi ljude, gorivo,
razne potrepštine, znanstvene instrumente,
i, u rijeđim slučajevima, lasere koji uništavaju planete.
Ali sljedeća generacija svemirskih brodova može biti puno, puno manja.
Govorimo o stane-ti-u-džep malom.
Zamisilte slanje roja takvih mikrobrodova u galaksiju.
Mogli bi istraživati udaljene zvijezde i planete
noseći sofisticirane elektronske senzore
koji bi mjerili sve od temperature do kozmičkih zraka.
Možete poslati tisuće takvih
u trošku jedne misije space shuttlea,
eksponencijalno povećavajuči količinu podataka
koju bi mogli prikupiti o svemiru.
I oni su individualno potrošni,
što znači da ih možemo poslati u okoliše
koji su preopasni za raketu ili sondu koja košta milijune dolara.
Neoliko sotina malih svemirskih brodova već kruži oko Zemlje,
i slika svemir,
i skuplja podatke o stvarima,
kao što su ponašanje bakterija u zemljinoj atmosferi
ili magnetni signali koji mogu pomoći predvidjeti potrese.
Ali zamislite koliko bismo mogli naučiti kada bi oni letjeli van zemljine orbite.
To je točno ono što organizacije kao NASA žele napraviti:
poslati mikrobrodove tražiti naseljive planete
i opisivati astronomske fenomene koje ne možemo proučavati sa Zemlje.
Ali nešto tako malo ne može nositi veliki motor i tone goriva,
kako bi se takav brod pokretao?
Za mikrobrod, ispada, potreban ti je mikropogon.
Na stvarno malim mjerilima
neki od poznatih zakona fizike nisu primjenjivi,
posebno, svakodnevna Newtonova mehanika pada u vodu,
a sile koje su inače zanemarive, postanu moćne.
Te sile uključuju površinsku napetost i kapilarno djelovanje,
fenomene koji upravljaju malim stvarima.
Sustav mikropogona može prikupljati te sile kako bi pokretao brod.
Primjer kako bi to moglo raditi
je mikrofluidičk elektro pogon.
To je tip ionskog pogona,
što znači da ispaljuje nabijene čestice da napravi zamah.
Jedan takav model razvija se u NASAinom pogonskom laboratoriju
i ima samo nekoliko centimetara sa svake strane.
Evo kako radi.
Ta metalna pločica veličine poštanske marke okovana je stotinama tankih iglica
i premazana metalom koji ima nisko talište, kao Indij.
Metalna rešetka nalazi se iznad iglica,
i električno polje je postavljeno između rešetke i pločice.
Kada se pločica ugrije, Indij se otopi
i kapilarno djelovanje privlači tekući metal na iglice.
Elektirčno polje vuče otopljeni metal gore,
dok ga napetost površine vuče dolje,
uzrokujući da se Indij deformira u stožac.
Mali promjer vrhova iglica
omogućuje da električno polje prevlada površinsku napetost,
a kada se to dogodi,
pozitivno nabijeni ioni ispaljuju se brzinom od nekoliko desetaka kilometara u sekundi.
Taj mlaz iona pokreće brod u suprotnom smjeru,
zahvaljujući Newtonovom trećem zakonu.
I dok je jedan ion iznimno mala čestica,
kombinirana sila toliko njih koji se odguruju od broda
dovoljna je da stvori značajno ubrzanje.
I za razliku od ispuha koji ide iz motora rakete,
ovaj mlaz je puno manji i puno učinkovitiji što se tiče goriva,
što ga čini prihvatljivijim za duge misije duboko u svemir.
Ovi sustavi mikropogona još nisu u potpunosti testirani,
ali neki znanstvenici smatraju da će omogućiti dovoljno pogona
da se mali brodovi probiju van Zemljine orbite.
Zapravo, predviđaju da će tisuće mikrobrodova
biti lansirane u sljedećih 10 godina
kako bi skupili podatke o kojima danas možemo samo sanjati.
I to je mikro - raketna znanost.