Glavni Vodnik po vesoljuPlanetarna družba uporablja sončno jadro LightSail 2. Kaj ima prihodnost za sončna jadra?

Planetarna družba uporablja sončno jadro LightSail 2. Kaj ima prihodnost za sončna jadra?

Vodnik po vesolju : Planetarna družba uporablja sončno jadro LightSail 2.  Kaj ima prihodnost za sončna jadra?

Kje lahko potujete v vesolju, je odvisno od tega koliko pogonskega goriva imate na krovu rakete in kako učinkovito jo lahko uporabljate. Toda tu je vir brezplačnega pogonskega goriva v Sončevem sistemu - Sonce - ki oddaja fotone v vse smeri. Samo ujeti jih morate.

In ravno zdaj novo vesoljsko plovilo LightSail 2 planetarnega društva preizkuša, kako dobro bo delovalo.

Sončna jadra so domiselna ideja, ki jo je Johannes Kepler prvič pomislil v 1600-ih, saj je zamislil, da se lahko jadra in ladje prilagodijo vesoljskim potovanjem. Seveda še ni povsem razumel vpletene fizike.

Toda z večjimi odkritji fizike delcev in kvantne mehanike v zgodnjem 20. stoletju so znanstveniki spoznali, da lahko svetloba deluje kot veter, ki piha v jadro v vesolju.

Čeprav fotoni nimajo mase, lahko dajo zagon, ko odbijajo visoko odbojno površino - to je svetlo jadro. Ni veliko, toda v vesolju v prostoru ni zračnega upora, ki bi upočasnil jadro. Z dovolj fotonov in dovolj časa lahko lahkotno jadro pospeši do neverjetno velikih hitrosti.

S kemično raketo lahko pretvorite celotno maso opazovanega vesolja v raketno gorivo in ne bi prišlo do majhnega vesoljskega plovila, ki bi šel hitreje od 0, 2% hitrosti svetlobe. Toda lahkotno jadro teoretično vas lahko popelje do relativističnih hitrosti, ki potujejo od zvezde do zvezde v človeškem življenju.

LightSail se bo na krovu X-37B predstavil 20. maja 2015. Kredit: Planetarna družba

Ker neomejeno brezplačno gorivo prihaja s Sonca in so možne ogromne hitrosti, zakaj povsod ni sončnih jader?

Dobro vprašanje.

To je vprašanje, ki ga Planetarna družba obseduje že leta in končno so sprožili pravo sončno jadro, da bi poskusili ugotoviti, kako dobro dejansko delujejo.

Umetnikova ilustracija sončnega jadra Cosmos 1. Kredit: Planetarna družba

Leta 2005 so poskušali izstreliti prvo sončno jadro na svetu, Cosmos 1, vendar ga je raketna odpoved uničila. Nato so se vrnili k delu in razvili LightSail 1, ki je bil lansiran leta 2015 in uspešno preizkusil njihovo namestitev sončnega jadra v vesolju.

In končno, v letu 2019 je bilo Planetarno društvo pripravljeno dejansko poskusiti jadranje v vesolju.

Misija Falcon Heavy STP-2 se je v torek, 25. junija 201, začela iz vesoljskega centra Kennedy. Zasluga za slike: Alex Brock Instagram: @alexhbrock, spletna stran: www.alexhbrock.com

25. junija 2019 je vesoljski Falx Heavy izstrelil iz florida Cape Canaveral, ki je prevažal 24 vesoljskih plovil za misijo STP-2 ameriškega letalstva. Falcon Heavy je to že tretjič in vsi smo upali, da bo uspešno pristala na srednji stopnji. Uh, ne toliko, to je še vedno na seznamu opravkov. Vendar o tem videu ne gre.

Kakorkoli že, Falcon Heavy je poleg skrivnostnih satelitov zračnih sil na krovu svojega nosilnega vesoljskega plovila Prox-1 nosil planetarno družbo LightSail 2, ki jo je izstrelil na nadmorski višini 720 kilometrov.

Nato je vesoljsko plovilo 23. julija 2019 postavilo svoje sončno jadro.

Fotografija namestitve jadra LightSail 2. Kredit: Planetarna družba
Fotografija namestitve jadra LightSail 2. Kredit: Planetarna družba

Odprl je tečajno zaporedje sonca in nato odvil štiri, jadrnice, ki so podobne traku, izvlekel svoja 4 trikotna jadra in razvil 32 kvadratnih metrov jadra.

Pomembno je opozoriti, da je to vesoljsko plovilo majhen, težak le 5 kg ali 11 kilogramov, približno velikosti hleba kruha.

Ko kroži okoli Zemlje, vesoljsko plovilo zasuka svoja jadra v sončno svetlobo in zunaj nje, pri čemer vsako obdobje dvigne svojo orbito za nekaj sto metrov na dan.

To se sliši super, na žalost LightSail 2 nima na krovu krmilnih sistemov, ki bi lahko skrbno nadzirali njegov kot, da bi lahko ostal v orbiti za nedoločen čas.

Umetnikova ilustracija, kako bo LightSail 2 dvigal svojo orbito. Kredit: Planetarna družba

Medtem ko dviga orbito na eni strani Zemlje za nekaj sto metrov na dan, ne more nagniti jadra dovolj natančno, da bi preprečil spuščanje svoje orbite na drugi strani planeta. Sčasoma se bo topla v ozračje Zemlje in izgorelo.

Toda upamo, da se bodo inženirji v planetarni družbi končno naučili, kako praktično je sončno jadro za raziskovanje vesolja.

Še vedno je v orbiti in pošilja nazaj čudovite slike našega domačega planeta.

LightSail 2 je to sliko Mehike ujel 12. julija 2019. Slika je vzhodno čez Mehiko. Vrh polotoka Baja je na levi, na skrajni desni pa Tropical Storm Barry. Kreditna slika: Planetarna družba

S tem, ko bo Planetarno Društvo LightSail 2 pošiljalo podatke o domu, učil nadzornike misij, da plujejo po vesolju, bodo to dragocena spoznanja za prihodnje misije, ki bi to tehnologijo lahko uporabile kot dejanski način pogona.

Ena izmed nalog v delih je NASA .skavtski asteroidni skavt ali NEA skavt. Ta misija Cubesat bi lahko letela kot stranska obremenitev s prvim preizkusom sistema NASA s Space Launch System, odvzeto misijo EM-1, ki bi se lahko začela že junija 2020.

Po uvajanju iz kapsule Orion bi NEA skavt razgrnil sončna jadra, dvakrat večja od LightSail 2, , nato pa bi dve leti potoval do asteroida blizu Zemlje, da bi ga preučil od blizu.

Cilja še ne poznamo, vendar bi bil potencialni cilj skoraj zemeljski objekt 1991 VG, ki so ga odkrili leta 1991, tik preden je pretekel razdaljo od Zemlje do Lune. In potem se je vrnilo avgusta 2017. We ll bomo radi spremljali to skalo kot potencialno grožnjo, pa tudi zakladnico kovin in mineralov, ki bi lahko pomagala podpirati prihodnje raziskovanje Osončja.

Druga misija, ki bi lahko uporabila sončno jadro, je Japonska Oversize Kite-craft za raziskovanje in astronavtiko v zunanjem Osončju ali OKEANOS. To bi bila misija pri trojanskih asteroidih, ki se nahajajo v točkah L4 in L5 Sonce-Jupiter Lagrange.

Umetnik s koncept trojanskih asteroidov, majhnih teles, ki prevladujejo v našem osončju. Zasluge: NASA

To sta idealno mesto za preučevanje asteroidov, saj sta Jupiter in gravitacija Sun na enem mestu ujela veliko število, misija pa zlahka vzorči veliko različnih asteroidov.

OKEANOS bi imel hibridno sončno jadro, pokrito s sončnimi paneli, ki bi ga uporabljali tudi za oskrbo z električno energijo za svoje instrumente in ionski motor.

Japonska je bila ena prvih držav, ki je kdaj preizkusila sončno jadro, z misijo IKAROS, ki je bila nameščena leta 2010, in sčasoma s sončnim jadrom pridobila sto metrov sekunde hitrosti.

Umetnikova ilustracija IKAROS. Zasluge: JAXA
Umetnik slika IKAROS. Zasluge: JAXA

OKEANOS je morda celo prišel z zemljo. Zahvaljujoč izkušnjam s Hayabusa2 in asteroidom Ryugu je JAXA izvedela ogromno o pristajanju in zbiranju vzorcev iz drobnih asteroidov.

Če bo vse v redu, bo OKEANOS sredi leta 2020 na krovu lansirnega vozila H-IIA z uporabo več gravitacijskih asistenc opravil pot do Jupitra. In če je misija res uspešna, bo morda celo prinesla vzorec trojanskega asteroida nazaj domov.

Umetnikov koncept lunarne zemlje je povezan s prehodom Lunar Orbital Platform-Gateway. Zasluge: Lockheed Martin

Nasa celo razmišlja o dodajanju sončnega jadra v lunarni prehod Deep Space. Na posebnem načrtovalnem dogodku za Deep Space Gateway leta 2017 so člani kanadske vesoljske agencije predstavili koncept sončnega jadra, ki bi ga lahko dodali postaji. Sončna svetloba, ki traja, bi zagotavljala stalen potisk, ki bi ga postaja lahko uporabljala za vzdrževanje svoje orbite brez pogona. Kanadsko robotsko roko - kaj drugega - 50 kvadratnih metrov sončno jadro bi lahko prihranilo 9 kilogramov hidrazina na leto, kar je drago prenašati z Zemlje na Luno.

Ena od nalog, ki jo verjetno poznate, je koncept Breakthrough Starshot. Breakthrough Starshot namesto uporabe svetlobe od Sonca kot pogon, upa, da bo uporabil močne laserje, ki bodo drobne satelite pospešili do medzvezdnih hitrosti.

To so lahko prva vesoljska plovila, ki so domov pošiljala slike iz drugega zvezdnega sistema. Naredili smo celo epizodo o tej in drugi težji misiji laserskega jadra, imenovani Project Dragonfly.

Na žalost traja dlje, da vesoljske agencije v svoje misije vključijo sončna jadra, kot bi si upal. Razumljivo je, da so zapleteni in krhki in zahtevajo natančno orientacijo. Smiselno je, da bi načrtovalci misij uporabili preizkušene kemične rakete ali učinkovite ionske motorje za pogon svojih vesoljskih plovil po Osončju.

Ker pa se bo sprožilo in preizkušalo vse več sončnih jader, bodo inženirji postali bolj samozavestni glede najboljših načinov, kako jih uporabiti kot del misije. Lahko si predstavljam prihodnost, ko ima skoraj vsaka misija rezervno sončno jadro na krovu, za vsak slučaj, če gre kaj narobe z glavnim motorjem.

Že od nekdaj me fascinira možnost sončnega jadranja in sem od navdušenja opazoval vsako odkritje in stopil naprej. Resnično sem vesel, da je Planetarno društvo to s svojimi preizkusi tokrat že doseglo. Celo misijo so opravili za 7 milijonov dolarjev, ki so jo financirali člani Planetarne družbe, zasebniki in kampanja Kickstart. Če želite podpreti to in prihodnje misije za pomoč pri raziskovanju Osončja, pojdite na planetar.org, če želite izvedeti več.

Kategorija:
Močni vetrovi, tehnična vprašanja in preskusni let z zamudo za čoln Orion
Bi se lahko NASA pod Trumpovo upravo zmešala?