În cazul în care puteți călători în spațiu, depinde de cât de propulsor aveți la bord racheta dvs. și cât de eficient îl puteți utiliza. Trebuie doar să-i prinzi.
Și chiar acum, noua navă spațială LightSail 2 a Planetary Society testează cât de bine funcționează.
Pânzele solare sunt o idee ingenioasă la care a fost gândită prima dată de Johannes Kepler încă din anii 1600, deoarece el și-a imaginat că vele și nave pot fi adaptate călătoriilor în spațiu. Desigur, el nu a înțeles pe deplin fizica implicată.
Dar, cu descoperiri majore în fizica particulelor și mecanica cuantică la începutul secolului XX, oamenii de știință și-au dat seama că lumina însăși poate acționa ca un vânt care suflă o vela în spațiu.
Deși fotonii nu au nicio masă, ei pot oferi un impuls atunci când sări de pe o suprafață extrem de reflectoare - aceasta este o pânză ușoară. Nu este foarte mult, dar în vidul spațiului, nu există rezistență la aer pentru a încetini navigarea. Cu suficienți fotoni și timp suficient, o navigare ușoară poate accelera până la viteze incredibil de mari.
Folosind o rachetă chimică, puteți transforma întreaga masă a Universului observabil în combustibil rachetă și nu veți obține o mică navă spațială care va trece mai repede cu viteza luminii de 0,2%. Dar o navigatie usoara te poate duce teoretic la viteze relativiste, calatorind de la stea la stea intr-o viata umana.
Întrucât un combustibil gratuit nelimitat vine de la Soare și sunt posibile viteze uriașe, de ce nu există pânze solare peste tot?
Buna intrebare.
Este o întrebare despre care Societatea Planetară este obsedată de ani buni și au lansat în sfârșit o adevărată pânză solară pentru a încerca să descoperi cât de bine funcționează de fapt.
În 2005, au încercat să lanseze prima vela solară din lume, Cosmos 1, dar o eroare a rachetelor a distrus-o. Apoi s-au întors la muncă, dezvoltând LightSail 1, care a fost lansat în 2015 și și-a testat cu succes desfășurarea velei solare în spațiu.
Și în sfârșit, în 2019, Societatea Planetară era pregătită să încerce efectiv să navigheze în spațiu.
Pe 25 iunie 2019, un Falcon SpaceX Heavy a explodat din Cape Canaveral din Florida care transporta 24 de nave spațiale pentru misiunea STP-2 a Forțelor Aeriene SUA. Aceasta a fost a treia oară când s-a lansat Falcon Heavy și cu toții am sperat că acesta va ateriza cu succes stadiul de mijloc. Uh, nu atât, este încă pe lista de activități. Dar nu despre asta este vorba despre acest videoclip.
Oricum, în afară de misteriosii sateliți ai Forței Aeriene, Falcon Heavy transporta LightSail 2 al Planetary Society la bordul navei sale spațiale Prox-1, pe care a lansat-o la o altitudine de 720 de kilometri.
Apoi, pe 23 iulie 2019, nava spațială și-a desfășurat vela solară.
Și-a deschis rețelele solare cu balamale și apoi a desfăcut patru brațe de pânză, asemănătoare cu bandă, ridicând cele patru pânze triunghiulare, desfășurând 32 de metri pătrați de suprafață.
Este important să rețineți că această navă spațială este minusculă, cu o greutate de doar 5 kg sau 11 kilograme, aproximativ dimensiunea unei pâini.
Pe măsură ce orbitează în jurul Pământului, nava spațială își balansează pânzele în interiorul și în afara soarelui, fiecare perioadă ridicându-și orbita cu câteva sute de metri pe zi.
Acest lucru sună excelent, din păcate, LightSail 2 nu are sistemele de control la bord pentru a-și controla unghiul suficient de atent pentru a rămâne pe orbită la nesfârșit.
În timp ce își ridică orbita de pe o parte a Pământului cu câteva sute de metri pe zi, nu poate înclina pânzele suficient de precis pentru a împiedica coborârea orbitei sale de pe cealaltă parte a planetei. În cele din urmă, se va scufunda în atmosfera Pământului și se va arde.
Dar, sperăm, inginerii de la Planetary Society vor afla în sfârșit cât de practic poate fi o navigare solară pentru explorarea spațiului.
Este încă pe orbită și trimite fotografii nemaipomenite ale planetei noastre de acasă.
Cu LightSail 2 al Planetary Society, care trimite date la domiciliu, învățând controlorii de misiune să navigheze în spațiu, acestea vor fi lecții valoroase pentru misiunile viitoare care ar putea folosi această tehnologie ca o metodă reală de propulsie.
O misiune în lucrări este Scout Asteroid NASA sau Scout NEA. Această misiune Cubesat ar putea zbura ca o sarcină utilă secundară cu primul test al Sistemului de lansare spațială al NASA, misiunea EM-1 nerecuperată, care ar putea fi lansată încă din iunie 2020.
După ce s-a desfășurat din capsula Orion, NEA Scout își va desfășura pânzele solare, de două ori mai mari decât LightSail 2, și apoi va petrece doi ani călătorind pe un asteroid aproape de Pământ pentru a-l studia de aproape.
Încă nu știm ținta, dar o destinație potențială ar putea fi obiectul VG din apropierea Pământului, 1991 VG, care a fost descoperit în 1991, cu puțin timp înainte de a trece la distanța de la Pământ la Lună. Și apoi s-a întors în august 2017. Vom dori să urmărim această rocă ca o potențială amenințare, dar și un tezaur de metale și minerale care ar putea ajuta la explorarea viitoare a sistemului solar.
O altă misiune care ar putea folosi o vela solară este navele de mână supradimensionate din Japonia pentru explorare și astronautică în sistemul solar exterior sau OKEANOS. Aceasta ar fi o misiune pentru asteroizii troieni, care se află la punctele Lagrange L4 și L5 Sun-Jupiter.
Acestea sunt un loc ideal pentru a studia asteroizii, deoarece Jupiter și gravitația Soarelui au prins un număr mare într-un singur loc și o misiune poate proba ușor mai mulți asteroizi diferiți.
OKEANOS ar avea o pană solară hibridă, acoperită în panouri solare pe care le-ar folosi și pentru a furniza electricitate pentru instrumentele sale și pentru motorul cu ioni.
Japonia a fost una dintre primele țări care a testat vreodată o vela solară, cu misiunea IKAROS care a fost desfășurată în 2010 și, în cele din urmă, a câștigat sute de metri pe secundă de viteză folosind vela solară.
OKEANOS ar putea veni chiar cu un lander. Datorită experienței lor cu Hayabusa2 și a asteroidului Ryugu, JAXA a aflat o sumă imensă despre aterizarea și colectarea de mostre de la mici asteroizi.
Dacă totul merge bine, OKEANOS va lansa la mijlocul anilor 2020 la bordul unui vehicul de lansare H-IIA, folosind mai multe asistențe gravitaționale pentru a face călătoria spre Jupiter. Și dacă misiunea va avea cu adevărat succes, s-ar putea chiar să aducă o mostră de asteroid troian înapoi.
NASA are în vedere chiar adăugarea unei vele solare la Deep Space Lunar Gateway. În cadrul unui eveniment special de planificare pentru Deep Space Gateway din 2017, membrii Agenției Spațiale Canadiene au prezentat conceptul de navigatie solară care ar putea fi adăugată în stație. Lumina continuă de la Soare ar oferi o tracțiune constantă pe care stația o poate folosi pentru a-și menține orbita fără propulsie. Adusă pe un braț robotic canadian - ce altceva - o vela solară de 50 de metri pătrați ar putea economisi stația de 9 kg de hidrazină pe an, care este scump pentru a fi transportată de pe Pământ pe Lună.
Una dintre misiunile pe care probabil le cunoști este conceptul Breakthrough Starshot. În loc să folosească lumina de la Soare ca propulsie, Breakthrough Starshot speră să folosească lasere puternice, care vor accelera sateliții minusculi până la viteze interstelare.
Acestea ar putea fi prima navă spațială care a trimis imagini de acasă dintr-un alt sistem de stele. Am făcut un episod întreg cu privire la această misiune de navigare cu laser mai grea, denumită Project Dragonfly.
Din păcate, agențiile spațiale au necesitat mai mult timp pentru a încorpora pânze solare în misiunile lor decât aș fi dorit. Este de înțeles, sunt complicate și fragile și necesită o orientare precisă. Este logic că planificatorii misiunilor ar folosi rachete chimice încercate și adevărate sau motoare cu ioni eficiente pentru a-și propulsa navele spațiale pe întregul sistem solar.
Dar, pe măsură ce tot mai multe vele solare sunt lansate și testate, inginerii vor deveni mai încrezători în cele mai bune moduri de a le folosi ca parte a unei misiuni. Îmi pot imagina un viitor când aproape fiecare misiune are la bord o solară de rezervă, doar în cazul în care ceva nu merge bine cu motorul principal.
Am fost întotdeauna fascinat de posibilitatea navigării solare și am urmărit fiecare descoperire și am avansat cu emoție. Mă bucur foarte mult că Societatea Planetară a făcut-o până acum cu testele lor. Au făcut întreaga misiune pentru 7 milioane de dolari, finanțată de membrii Societății Planetare, cetățeni privați și o campanie Kickstart. Dacă doriți să susțineți această și viitoarele misiuni pentru a ajuta la explorarea sistemului solar, accesați planetary.org pentru a afla mai multe.
