LightSail 2 și-a desfășurat vela solară în urmă cu cinci luni și încă orbitează pe Pământ. Este o demonstrație de succes a potențialului navei spațiale solare. Acum, echipa LightSail 2 de la The Planetary Society a lansat o lucrare în care s-au prezentat descoperirile din misiunea de până acum.
Conceptul de vele solare a fost în jur de ceva timp, până la Johannes Kepler, de fapt, înapoi. În 1607, cometa lui Halley a trecut deasupra capului și Kepler a observat cum coada cometei curgea departe de Soare. S-a gândit, corect după cum se dovedește, că lumina soarelui era responsabilă. Într-o scrisoare adresată lui Galileo, care este un fel de celebru în cercurile astronomice, Kepler a spus: „Oferiți nave sau pânze adaptate la briza cerească și vor fi unii care vor curajos chiar și acel gol”. Destul de la moda.
Desigur, nu exista nicio cale ca Kepler să știe cât de corect. Dar acum, mulțumită Societății Planetare și altora, o facem.
Societatea Planetară este un pionier în domeniul navigației solare. LightSail 2 este de fapt a treia navă spațială solară, urmând pașii LightSail 1 și precursorul lor original Cosmos 1, care nu a ajuns pe orbită atunci când racheta de lansare a eșuat. O a treia navă spațială cu vele solare, numită LightSail 3, va ajunge la punctul de eliberare a Soarelui-Pământ L1 dacă totul merge bine.
Fiind una dintre primele nave spațiale cu vele solare, LightSail 2 ne învață lecții valoroase despre potențialul și limitările navigației solare. Pe 10 ianuarie, Societatea Planetară a lansat o lucrare care conține câteva dintre aceste lecții. Lucrarea este intitulată „Orbit and Performance Performance of the LightSail 2 Solar Sail Spacecraft”.
LightSail 2 cedează lent pentru a trage și se apropie mai mult de Pământ. Când a fost desfășurat, modelarea orbitală a prezis că va cădea pe Pământ la aproximativ un an de la desfășurarea pânzelor sale. Dar nava spațială se află pe o orbită a Pământului înalt la aproximativ 720 km (447 mile), mult mai mare decât alți sateliți și nave spațiale precum Stația Spațială Internațională, care orbitează la 400 km (249 mile.)
Există relativ puține date despre densitatea atmosferică la acea altitudine și despre degradarea orbitei rezultate, astfel încât predicția de un an nu a fost precisă. Dar, mulțumită LightSail 2, știm acum că tracțiunea atmosferică la acea altitudine este suficient de puternică pentru a trage LightSail 2 spre Pământ. Unul dintre motivele pentru care este navele spațiale nu este întotdeauna navigarea solară.
În fiecare orbită de 100 de minute, LightSail 2 petrece doar aproximativ 28 de minute în captarea fotonilor solari și acesta este singurul moment în care își poate schimba traiectoria. Restul timpului este petrecut fie în eclipsă, deplasându-se direct spre Soare, fie ajustându-și orientarea. Acest timp de navigare de 28 de minute nu este suficient pentru a contracara pe deplin tragerile atmosferice.
Acesta este doar unul dintre lucrurile pe care The Planetary Society le-a învățat din proiectul lor LightSail 2. Dar în cadrul acestor orbite, există alte variabile.
Echipa a comparat performanțele LightSail 2 când a fost orientată la întâmplare, atunci când a fost orientată activ pentru navigarea solară. Ei au descoperit că atunci când nava spațială a fost orientată la întâmplare, axa semi-majoră a orbitei sale a scăzut cu 34,5 metri pe zi. Când a fost orientată activ, aceeași măsură s-a redus cu doar 19,9 metri pe zi. Dar există o mulțime de variații în orbita sa, iar uneori mica navă spațială și-a mărit orbita cu 7,5 metri pe zi.
Videoclipul arată o singură orbită pentru LightSail 2. Observați liniile roșii și albastre suprapuse pe navele spațiale. Linia roșie arată direcția Soarelui, iar linia albastră este direcția câmpului magnetic local. Atunci când se apropie de Soare, navele spațiale își pătrund pânzele și, atunci când navighează activ, își transformă pânzele pentru a prinde fotonii Soarelui. Unghiul Soarelui până la -z se schimbă de la aproximativ 90 de grade la aproximativ 0 grade.
În termeni generali, navigația solară nu poate depăși glisarea atmosferică, dar nu pentru asta sunt concepute aceste nave spațiale. Potențialul lor constă în călătoriile interplanetare, fără atmosfere și efecte de eclipsare planetară. Nava spațială NASA Scout (Near Earth Asteroid Scout) va petrece doi ani sub propulsie cu vele solare pentru a ajunge la un asteroid, deși va primi un impuls inițial de propulsie din partea propulsoarelor de gaze reci.
Apogeul și pericolul LightSail 2 au mers în sus și în jos de-a lungul celor cinci luni de la desfășurarea sa. Imediat după desfășurare, nava spațială și-a ridicat apogeul, devenind astfel prima navă solară cu vele solare care a făcut acest lucru. În același timp, pericolul a scăzut. A înregistrat o inversare a tendinței la sfârșitul lunii octombrie și o inversare în decembrie.
Există câteva motive pentru care orbita trece prin aceste cicluri. În primul rând, Pământul este un sferoid oblat, nu o sferă. Asta înseamnă că diametrul său la ecuator este cu aproximativ 42 km (26 mile) mai mare decât la poli. Asta face ca nava spațială să experimenteze precesiunea sau slobozitatea.
Al doilea motiv pentru ciclurile de apogeu / perie al LightSail 2 este calea Pământului în jurul Soarelui. Acea mișcare schimbă unghiul dintre Soare și pozițiile apogeu și perigeiu ale navei spațiale.
LightSail 2 este o navă spațială demonstrativă excelentă, dar are limitări. Una dintre acestea este singura sa roată de impuls. Nava spațială folosește acea roată pentru a se orienta fie paralel, fie perpendicular pe razele Soarelui, în funcție de pene sau de navigare activă. Inițial, echipajul de la sol făcea acest lucru manual, ceea ce nu era eficient. Acum au automatizat procesul, iar nava spațială are performanțe mai bune.
Dar pe parcursul acestui proces, echipa a învățat una dintre lecțiile lor valoroase. Schimbările frecvente în orientarea navigării oferă un impuls semnificativ navei spațiale. Una dintre provocările tehnice cheie este gestionarea acestui impuls.
O altă lecție implică energia solară. Pânzele solare sunt strict destinate navigării solare. LightSail 2 are câteva panouri solare foarte mici care asigură nevoile mici de energie ale navei spațiale.
Proiectarea sa inițială a cerut mici panouri solare de pe ambele părți ale ambarcațiunii, dar panourile unei părți au fost scoase pentru a găzdui oglinzile speciale necesare pentru raza laser pentru a găsi distanța exactă față de Pământ. Dar acum că există energie solară pe o singură parte, uneori acele panouri sunt umbrite de pânze. Acest lucru duce la decolorare. Echipa a reușit să lucreze în acest sens într-o oarecare măsură, gestionând puterea navei spațiale și modul de control al atitudinii sale. Dar este o lecție bună pentru viitoarele nave spațiale cu vele solare.
Echipa LightSail 2 a adăugat, de asemenea, un alt mod la nava spațială pe care o numesc modul Sun-pointing.
Modul care indică Soarele va menține navigația solară a navei spațiale cu fața spre Soare pe întreaga sa orbită. Acest lucru va limita reorientarea navei spațiale pentru a reduce efectul schimbărilor de orientare frecvente care transmit un moment problematic navei spațiale de către roata de impuls. De asemenea, ajută la încărcarea bateriei de către celulele solare, deși nu va reduce descompunerea orbitală.
Noul mod va ajuta, de asemenea, cu precizia de indicare a navei spațiale și îi va oferi o atitudine de pornire mai consistentă pentru manevrele de pornire / oprire.
Societatea planetară intenționează să monitorizeze îndeaproape degradarea orbitală a navei spațiale pentru a vedea ce efect au pânzele în sine. Acest lucru este în mare parte pentru alte echipe care studiază modul în care pot fi folosite velele de tracțiune pentru a dezorbita în mod corespunzător nave spațiale.
De asemenea, vor continua să facă poze. Motivul principal pentru imagini este de a monitoriza starea pânzelor, dar sunt și bomboane ochi frumoase.
Puteți afla mai multe despre LightSail 2 pe site-ul web The Planetary’s Society. Sunt o societate non-profit, așa că vă puteți alătura dacă doriți să faceți parte din misiunea lor. Este un mod minunat de a contribui cetățenii.
Mai Mult:
- Comunicat de presă: Iată ce am învățat până acum de la LightSail 2
- Raport complet: performanță pe orbită și atitudine a navei spațiale solare LightSail 2
- The Planetary Society: The Story of LightSail, prima parte
