Το LightSail 2 το ανέπτυξε ηλιακό πανί πριν από πέντε μήνες και βρίσκεται ακόμα σε τροχιά γύρω από τη Γη. Είναι μια επιτυχημένη επίδειξη του δυναμικού των διαστημικών σκαφών ηλιακών πανιών. Τώρα η ομάδα LightSail 2 στο The Planetary Society κυκλοφόρησε ένα έγγραφο που περιγράφει τα ευρήματά τους από την αποστολή μέχρι στιγμής.
Η ιδέα του ηλιακού πανιού υπήρξε εδώ και αρκετό καιρό, στην πραγματικότητα πίσω στον Johannes Kepler. Το 1607 ο κομήτης του Χάλεϊ πέρασε από πάνω και ο Κέπλερ παρατήρησε πως η ουρά του κομήτη έτρεξε μακριά από τον Ήλιο. Σκέφτηκε, σωστά όπως αποδεικνύεται, ότι το φως του ήλιου ήταν υπεύθυνο. Σε μια επιστολή προς το Γαλιλαίο που είναι διάσημο στους κύκλους της αστρονομίας, ο Κέπλερ είπε: «Παρέχετε πλοία ή πανιά προσαρμοσμένα στα ουράνια αεράκια, και θα υπάρχουν κάποιοι που θα τολμήσουν ακόμη και αυτό το κενό». Πολύ ωραίο.
Φυσικά δεν υπήρχε τρόπος για τον Κέπλερ να ξέρει πόσο σωστά ήταν. Αλλά τώρα, χάρη στην Πλανητική Εταιρεία και άλλους, το κάνουμε.
Η Πλανητική Εταιρεία είναι πρωτοπόρος στον τομέα της ηλιακής ιστιοπλοΐας. Το LightSail 2 είναι στην πραγματικότητα το τρίτο διαστημικό σκάφος ηλιακού πανιού, ακολουθώντας τα βήματα του LightSail 1, και ο αρχικός πρόδρομος τους το Cosmos 1, το οποίο δεν έφτασε σε τροχιά όταν ο πύραυλος εκτόξευσης απέτυχε. Ένα τρίτο διαστημικό σκάφος ηλιακού πανί, που ονομάζεται LightSail 3, θα φτάσει στο σημείο απελευθέρωσης Sun-Earth L1 αν όλα πάνε καλά.
Ως ένα από τα πρώτα διαστημόπλοια ηλιακής ιστιοπλοΐας, το LightSail 2 μας διδάσκει πολύτιμα μαθήματα σχετικά με τις δυνατότητες και τους περιορισμούς της ηλιακής ιστιοπλοΐας. Στις 10 Ιανουαρίου, η Πλανητική Εταιρεία δημοσίευσε ένα έγγραφο που περιγράφει μερικά από αυτά τα μαθήματα. Το άρθρο έχει τίτλο «Απόδοση τροχιάς και στάσης του διαστημικού σκάφους LightSail 2 Solar Sail».
Το LightSail 2 υποχωρεί αργά για μεταφορά και πλησιάζει τη Γη. Όταν αναπτύχθηκε, η τροχιακή μοντελοποίηση προέβλεπε ότι θα πέσει στη Γη περίπου ένα χρόνο μετά την ανάπτυξη των πανιών της. Όμως, το διαστημικό σκάφος βρίσκεται σε τροχιά με υψηλή γη στα περίπου 720 χλμ (447 μίλια,) πολύ υψηλότερα από άλλους δορυφόρους και διαστημόπλοια όπως ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός, ο οποίος περιστρέφεται σε τροχιά στα 400 χλμ. (249 μίλια).
Υπάρχουν σχετικά λίγα δεδομένα για την ατμοσφαιρική πυκνότητα σε αυτό το υψόμετρο και για την προκύπτουσα αποσύνθεση τροχιάς, οπότε η πρόβλεψη ενός έτους δεν ήταν ακριβής. Αλλά χάρη στο LightSail 2, γνωρίζουμε τώρα ότι η ατμοσφαιρική αντίσταση σε αυτό το υψόμετρο είναι αρκετά ισχυρή για να τραβήξει το LightSail 2 προς τη Γη. Ένας από τους λόγους για αυτό είναι ότι το διαστημικό σκάφος δεν είναι πάντα ηλιακή ιστιοπλοΐα.
Κατά τη διάρκεια κάθε τροχιάς 100 λεπτών, το LightSail 2 ξοδεύει μόνο περίπου 28 λεπτά για τη λήψη ηλιακών φωτονίων και αυτή είναι η μόνη φορά που μπορεί να αλλάξει την τροχιά του. Ο υπόλοιπος χρόνος ξοδεύεται είτε σε έκλειψη, κινείται κατευθείαν προς τον Ήλιο είτε προσαρμόζει τον προσανατολισμό του. Αυτά τα 28 λεπτά πραγματικού χρόνου πλεύσης δεν αρκούν για να εξουδετερώσουν πλήρως την ατμοσφαιρική αντίσταση.
Αυτό είναι μόνο ένα από τα πράγματα που έχει μάθει η Πλανητική Εταιρεία από το έργο LightSail 2. Αλλά μέσα σε αυτές τις τροχιές, υπάρχουν άλλες μεταβλητές.
Η ομάδα συνέκρινε την απόδοση του LightSail 2 όταν ήταν τυχαία προσανατολισμένη έναντι όταν ήταν ενεργά προσανατολισμένη για ηλιακή ιστιοπλοΐα. Διαπίστωσαν ότι όταν το διαστημικό σκάφος ήταν τυχαία προσανατολισμένο, ο ημι-κύριος άξονας της τροχιάς του μειώθηκε κατά 34,5 μέτρα την ημέρα. Όταν προσανατολίστηκε ενεργά, το ίδιο μέτρο συρρικνώθηκε κατά μόλις 19,9 μέτρα την ημέρα. Αλλά υπάρχει μεγάλη διακύμανση στην τροχιά του, και μερικές φορές το μικροσκοπικό διαστημικό σκάφος αύξησε την τροχιά του κατά 7,5 μέτρα την ημέρα.
Το βίντεο δείχνει μια ενιαία τροχιά για το LightSail 2. Παρατηρήστε τις κόκκινες και μπλε γραμμές που τοποθετούνται στο διαστημικό σκάφος. Η κόκκινη γραμμή δείχνει την κατεύθυνση του Ήλιου και η μπλε γραμμή είναι η κατεύθυνση του τοπικού μαγνητικού πεδίου. Όταν πλησιάζει τον Ήλιο, το διαστημικό σκάφος φτερά των πανιών του και όταν ταξιδεύει ενεργά, γυρίζει τα πανιά του για να πιάσει τα φωτόνια του Ήλιου. Η γωνία Sun--z αλλάζει από περίπου 90 μοίρες σε περίπου 0 μοίρες.
Σε γενικές γραμμές, η ηλιακή ιστιοπλοΐα δεν μπορεί να ξεπεράσει την ατμοσφαιρική έλξη, αλλά αυτό δεν είναι πραγματικά σχεδιασμένο για αυτά τα διαστημόπλοια. Το δυναμικό τους έγκειται στα διαπλανητικά ταξίδια, απαλλαγμένα από ατμόσφαιρες και φαινόμενα πλανητικής έκλειψης. Το διαστημικό σκάφος NASA Scout (Near Earth Asteroid Scout) της NASA θα περάσει δύο χρόνια με πρόωση ηλιακού πανιού για να φτάσει σε έναν αστεροειδή, αν και θα λάβει μια αρχική ώθηση από τους προωθητές κρύου αερίου.
Το Apogee και το perigee του LightSail 2 κυκλοφόρησαν πάνω-κάτω τους πέντε μήνες από την ανάπτυξή του. Αμέσως μετά την ανάπτυξη, το διαστημικό σκάφος σήκωσε το απόγειό του, καθιστώντας το το πρώτο διαστημικό σκάφος ηλιακού πανί που το έκανε. Συγχρόνως, το περιφέρεια μειώθηκε. Βίωσε μια αντιστροφή της τάσης στα τέλη Οκτωβρίου και μια αντιστροφή τον Δεκέμβριο.
Υπάρχουν δύο λόγοι για τους οποίους η τροχιά περνά από αυτούς τους κύκλους. Πρώτον, η Γη είναι ένα σφαιροειδές πλάτος, όχι μια σφαίρα. Αυτό σημαίνει ότι η διάμετρος του στον ισημερινό είναι περίπου 42 km (26 μίλια) μεγαλύτερη από ό, τι στους πόλους. Αυτό κάνει το διαστημικό σκάφος να βιώνει την ύφεση ή την αστάθεια.
Ο δεύτερος λόγος για τους κύκλους apogee / perigee του LightSail 2 είναι το μονοπάτι της Γης γύρω από τον Ήλιο. Αυτή η κίνηση αλλάζει τη γωνία μεταξύ του Ήλιου και των θέσεων του απόγειου και της περιφέρειας του διαστημικού σκάφους.
Το LightSail 2 είναι ένα υπέροχο διαστημικό σκάφος επίδειξης, αλλά έχει περιορισμούς. Ένας από αυτούς είναι ο μοναδικός τροχός της. Το διαστημικό σκάφος χρησιμοποιεί αυτόν τον τροχό για να προσανατολιστεί είτε παράλληλα είτε κάθετα προς τις ακτίνες του Ήλιου, ανάλογα με το αν φτεράει τα πανιά του ή ενεργά πλέει. Αρχικά, το επίγειο πλήρωμα το έκανε αυτό χειροκίνητα, κάτι που δεν ήταν αποτελεσματικό. Τώρα αυτοματοποίησαν τη διαδικασία και ως αποτέλεσμα το διαστημικό σκάφος έχει καλύτερη απόδοση.
Όμως σε όλη τη διαδικασία, η ομάδα έμαθε ένα από τα πολύτιμα μαθήματά τους. Οι συχνές αλλαγές στον προσανατολισμό του πανιού προσδίδουν σημαντική δυναμική στο διαστημικό σκάφος. Μία από τις βασικές τεχνικές προκλήσεις είναι η διαχείριση αυτής της δυναμικής.
Ένα άλλο μάθημα αφορά την ηλιακή ενέργεια. Τα ηλιακά πανιά είναι αυστηρά για ηλιακή ιστιοπλοΐα. Το LightSail 2 διαθέτει μερικούς πολύ μικρούς ηλιακούς συλλέκτες που καλύπτουν τις μικρές ανάγκες ισχύος του διαστημικού σκάφους.
Ο αρχικός σχεδιασμός του απαιτούσε μικρούς ηλιακούς συλλέκτες και στις δύο πλευρές του σκάφους, αλλά τα πάνελ μιας πλευράς αφαιρέθηκαν για να φιλοξενήσουν ειδικούς καθρέφτες που απαιτούνται για την εύρος λέιζερ για την εύρεση της ακριβούς απόστασης από τη Γη. Αλλά τώρα που υπάρχει ηλιακή ενέργεια μόνο στη μία πλευρά, μερικές φορές αυτά τα πάνελ σκιάζονται από τα πανιά. Αυτό οδηγεί σε αποκλίσεις. Η ομάδα μπόρεσε να εργαστεί γύρω από αυτό σε κάποιο βαθμό, διαχειριζόμενη τη χρήση ισχύος του διαστημικού σκάφους και τη λειτουργία ελέγχου στάσης. Αλλά είναι ένα καλό μάθημα για μελλοντικά διαστημόπλοια ηλιακών πανιών.
Η ομάδα LightSail 2 πρόσθεσε επίσης μια άλλη λειτουργία στο διαστημικό σκάφος που ονομάζουν λειτουργία Sun-point.
Η λειτουργία Sun-pointing θα κρατήσει το ηλιακό πανί του διαστημικού σκάφους στραμμένο προς τον Ήλιο σε ολόκληρη την τροχιά του. Αυτό θα περιορίσει τον επαναπροσανατολισμό του διαστημικού σκάφους για να μειώσει την επίδραση των συχνών αλλαγών προσανατολισμού που προσδίδουν προβληματική ορμή στο διαστημικό σκάφος από τον τροχό ορμής. Βοηθά επίσης στη φόρτιση της μπαταρίας από τα ηλιακά κύτταρα, αν και δεν μειώνει την τροχιακή φθορά.
Η νέα λειτουργία θα βοηθήσει επίσης στην ακρίβεια κατάδειξης του διαστημικού σκάφους και θα του δώσει μια πιο συνεπή στάση εκκίνησης για ελιγμούς ώθησης on / off.
Η Πλανητική Εταιρεία σκοπεύει να παρακολουθεί στενά την τροχιακή τερηδόνα του διαστημικού σκάφους για να δει τι επίδραση έχουν τα ίδια τα πανιά. Αυτό είναι σε μεγάλο βαθμό για άλλες ομάδες που μελετούν πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν drag drags για να απομακρύνουν σκόπιμα το διαστημικό σκάφος.
Θα συνεχίσουν επίσης να τραβούν φωτογραφίες. Ο πρωταρχικός λόγος για τις φωτογραφίες είναι η παρακολούθηση της κατάστασης των πανιών, αλλά είναι και ωραία καραμέλα ματιών.
Μπορείτε να μάθετε περισσότερα για το LightSail 2 στον ιστότοπο του The Planetary’s Society. Είναι μια μη κερδοσκοπική κοινωνία, οπότε μπορείτε να συμμετάσχετε εάν θέλετε να συμμετέχετε στην αποστολή τους. Είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να συνεισφέρουν οι πολίτες.
Περισσότερο:
- Δελτίο Τύπου: Εδώ έχουμε μάθει τόσο πολύ από το LightSail 2
- Πλήρης έκθεση: Απόδοση τροχιάς και στάσης του διαστημικού σκάφους LightSail 2 Solar Sail
- Η πλανητική κοινωνία: Η ιστορία του LightSail, Μέρος 1
