Το πού μπορείτε να ταξιδέψετε στο διάστημα εξαρτάται από το πόσο προωθητικό έχετε στον πύραυλο και πόσο αποτελεσματικά μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε. Απλά πρέπει να τα πιάσετε.
Και τώρα, το νέο διαστημικό σκάφος LightSail 2 της Planetary Society δοκιμάζει πόσο καλά θα λειτουργήσει.
Τα ηλιακά πανιά είναι μια ευφυής ιδέα που ο Johannes Kepler σκέφτηκε για πρώτη φορά το 1600, καθώς φαντάστηκε ότι τα πανιά και τα πλοία θα μπορούσαν να προσαρμοστούν στο διαστημικό ταξίδι. Φυσικά, δεν κατάλαβε ακόμη τη φυσική που εμπλέκεται.
Αλλά με σημαντικές ανακαλύψεις στη φυσική των σωματιδίων και την κβαντική μηχανική στις αρχές του 20ου αιώνα, οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι το ίδιο το φως θα μπορούσε να ενεργήσει σαν ένας άνεμος που φυσά ένα πανί στο διάστημα.
Αν και τα φωτόνια δεν έχουν μάζα, μπορούν να προσδώσουν ορμή όταν αναπηδούν από μια εξαιρετικά ανακλαστική επιφάνεια - αυτό είναι ένα ελαφρύ πανί. Δεν είναι πάρα πολύ, αλλά στο κενό του χώρου, δεν υπάρχει αντίσταση στον αέρα για να επιβραδύνει το πανί. Με αρκετά φωτόνια και αρκετό χρόνο, ένα ελαφρύ πανί μπορεί να επιταχυνθεί σε απίστευτα υψηλές ταχύτητες.
Χρησιμοποιώντας έναν χημικό πύραυλο, θα μπορούσατε να μετατρέψετε ολόκληρη τη μάζα του παρατηρήσιμου Σύμπαντος σε καύσιμο πυραύλων και δεν θα έχετε ένα μικρό διαστημικό σκάφος να πηγαίνει πιο γρήγορα από το 0,2% της ταχύτητας του φωτός. Αλλά ένα ελαφρύ πανί μπορεί θεωρητικά να σας οδηγήσει σε σχετικιστικές ταχύτητες, ταξιδεύοντας από αστέρι σε αστέρι σε μια ανθρώπινη ζωή.
Επειδή το απεριόριστο ελεύθερο προωθητικό προέρχεται από τον Ήλιο και είναι δυνατές τεράστιες ταχύτητες, γιατί δεν υπάρχουν παντού ηλιακά πανιά;
Καλή ερώτηση.
Είναι ένα ερώτημα για το οποίο η Πλανητική Εταιρεία έχει εμμονή εδώ και χρόνια και τελικά ξεκίνησαν ένα πραγματικό ηλιακό πανί για να δοκιμάσουν και να καταλάβουν πόσο καλά λειτουργούν πραγματικά.
Το 2005, προσπάθησαν να εκτοξεύσουν το πρώτο ηλιακό πανί στον κόσμο, Cosmos 1, αλλά μια αποτυχία πυραύλων το κατέστρεψε. Στη συνέχεια επέστρεψαν στη δουλειά, αναπτύσσοντας το LightSail 1, το οποίο κυκλοφόρησε το 2015 και δοκίμασε επιτυχώς την ανάπτυξη του ηλιακού ιστού στο διάστημα.
Και τέλος, το 2019, η Πλανητική Εταιρεία ήταν έτοιμη να δοκιμάσει την ιστιοπλοΐα στο διάστημα.
Στις 25 Ιουνίου 2019, ένα SpaceX Falcon Heavy ξέσπασε από το Cape Canaveral της Φλόριντα μεταφέροντας 24 διαστημόπλοια για την αποστολή STP-2 της Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ. Αυτή ήταν η τρίτη φορά που το Falcon Heavy ξεκίνησε και όλοι ελπίζαμε ότι θα πέσει με επιτυχία στη μέση του σκηνή. Όχι τόσο πολύ, αυτό είναι ακόμα στη λίστα υποχρεώσεων. Αλλά δεν είναι αυτό το βίντεο.
Τέλος πάντων, εκτός από τους μυστηριώδεις δορυφόρους της Πολεμικής Αεροπορίας, το Falcon Heavy μετέφερε το LightSail 2 της Planetary Society στο αεροπλανοφόρο Prox-1, το οποίο κυκλοφόρησε σε υψόμετρο 720 χιλιομέτρων.
Στη συνέχεια, στις 23 Ιουλίου 2019, το διαστημικό σκάφος χρησιμοποίησε το ηλιακό του πανί.
Άνοιξε τις αρθρωτές ηλιακές συστοιχίες της και στη συνέχεια ξετύλιξε τέσσερις βραχίονες, σαν μετροταινίες, ξετυλίγοντας τα 4 τριγωνικά πανιά της, αναπτύσσοντας 32 τετραγωνικά μέτρα επιφάνειας πανιού.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτό το διαστημικό σκάφος είναι μικρό, με βάρος μόλις 5 κιλά ή 11 κιλά, περίπου στο μέγεθος ενός καρβέλι ψωμιού.
Καθώς περιστρέφεται γύρω από τη Γη, το διαστημικό σκάφος ταλαντεύεται τα πανιά του μέσα και έξω από το φως του ήλιου, με κάθε περίοδο να αυξάνει την τροχιά του κατά μερικές εκατοντάδες μέτρα την ημέρα.
Αυτό ακούγεται υπέροχο, δυστυχώς, το LightSail 2 δεν διαθέτει τα συστήματα ελέγχου επί του σκάφους για να ελέγχει τη γωνία του αρκετά προσεκτικά για να παραμείνει σε τροχιά επ 'αόριστον.
Ενώ αυξάνει την τροχιά του στη μία πλευρά της Γης κατά μερικές εκατοντάδες μέτρα την ημέρα, δεν μπορεί να γείρει τα πανιά με ακρίβεια ώστε να αποτρέψει τη μείωση της τροχιάς του στην άλλη πλευρά του πλανήτη. Τελικά θα βυθιστεί στην ατμόσφαιρα της Γης και θα καεί.
Αλλά ελπίζουμε ότι οι μηχανικοί της Πλανητικής Εταιρείας θα έχουν μάθει επιτέλους πόσο πρακτικό μπορεί να είναι ένα ηλιακό πανί για εξερεύνηση του διαστήματος.
Είναι ακόμα σε τροχιά και στέλνει εκπληκτικές φωτογραφίες του πλανήτη μας.
Με το LightSail 2 της Planetary Society να στέλνει δεδομένα στο σπίτι, να διδάσκει τους ελεγκτές αποστολών να ταξιδεύουν στο διάστημα, αυτά θα είναι πολύτιμα μαθήματα για μελλοντικές αποστολές που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν αυτήν την τεχνολογία ως πραγματική μέθοδο πρόωσης.
Μία αποστολή στα έργα είναι ο Προσκοπικός Αστεροειδής Near-Earth της NASA ή ο Πρόσκοπος NEA. Αυτή η αποστολή της Cubesat θα μπορούσε να πετάξει ως δευτερεύον ωφέλιμο φορτίο με την πρώτη δοκιμή του Space Launch System της NASA, την αποσυμπληρωμένη αποστολή EM-1, η οποία θα μπορούσε να ξεκινήσει τον Ιούνιο του 2020.
Μετά την ανάπτυξη από την κάψουλα Orion, το NEA Scout θα ξεδιπλώνει τα ηλιακά του πανιά, διπλάσιο από το μέγεθος του LightSail 2, και στη συνέχεια θα περάσει δύο χρόνια ταξιδεύοντας σε έναν αστεροειδή κοντά στη Γη για να το μελετήσει από κοντά.
Δεν γνωρίζουμε ακόμα τον στόχο, αλλά ένας πιθανός προορισμός μπορεί να είναι το αντικείμενο κοντά στη Γη 1991 VG, το οποίο ανακαλύφθηκε το 1991 λίγο πριν περάσει για την απόσταση από τη Γη στη Σελήνη. Και στη συνέχεια επέστρεψε τον Αύγουστο του 2017. Θα θέλαμε να παρακολουθούμε αυτόν τον βράχο ως πιθανή απειλή, αλλά και θησαυρό μετάλλων και ορυκτών που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη μελλοντική εξερεύνηση του Ηλιακού Συστήματος.
Μια άλλη αποστολή που θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει ένα ηλιακό πανί είναι το υπερσύγχρονο Kite-σκάφος της Ιαπωνίας για εξερεύνηση και αστροναυτική στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα ή στο OKEANOS. Αυτή θα ήταν μια αποστολή για τους Τρωικούς αστεροειδείς, που βρίσκονται στα σημεία L4 και L5 Sun-Jupiter Lagrange.
Πρόκειται για ένα ιδανικό μέρος για να μελετήσετε αστεροειδείς, επειδή ο Δίας και η βαρύτητα του Ήλιου έχουν παγιδεύσει μεγάλο αριθμό σε ένα σημείο και μια αποστολή μπορεί εύκολα να δειγματοληψήσει πολλούς διαφορετικούς αστεροειδείς.
Το OKEANOS θα είχε ένα υβριδικό ηλιακό πανί, καλυμμένο σε ηλιακούς συλλέκτες που θα χρησιμοποιούσε επίσης για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας για τα όργανα και τον κινητήρα ιόντων.
Η Ιαπωνία ήταν μια από τις πρώτες χώρες που δοκιμάστηκαν ποτέ ένα ηλιακό πανί, με την αποστολή τους IKAROS που αναπτύχθηκε το 2010, και τελικά κέρδισε εκατοντάδες μέτρα το δευτερόλεπτο της ταχύτητας χρησιμοποιώντας το ηλιακό πανί.
ΟΚΑΪΝΟΣ μπορεί να έρθει ακόμη και με έναν εκσκαφέα. Χάρη στην εμπειρία τους με το Hayabusa2 και τον αστεροειδή Ryugu, το JAXA έχει μάθει ένα τεράστιο ποσό για την προσγείωση και τη συλλογή δειγμάτων από μικροσκοπικούς αστεροειδείς.
Εάν όλα πάνε καλά, το OKEANOS θα κυκλοφορήσει στα μέσα της δεκαετίας του 2020 με ένα όχημα εκτόξευσης H-IIA, χρησιμοποιώντας αρκετές ασκήσεις βαρύτητας για να κάνει το ταξίδι προς τον Δία. Και αν η αποστολή είναι πραγματικά επιτυχής, μπορεί ακόμη και να φέρει ένα δείγμα ενός Δούρειου αστεροειδούς στο σπίτι.
Η NASA σκέφτεται ακόμη και να προσθέσει ένα ηλιακό πανί στο Deep Space Lunar Gateway. Σε μια ειδική εκδήλωση σχεδιασμού για το Deep Space Gateway το 2017, μέλη από την καναδική υπηρεσία διαστήματος παρουσίασαν την ιδέα ενός ηλιακού πανιού που θα μπορούσε να προστεθεί στον σταθμό. Το συνεχές φως από τον Ήλιο θα παρέχει μια σταθερή ώθηση που ο σταθμός θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει για να διατηρήσει την τροχιά του χωρίς πρόωση. Διατηρείται σε έναν καναδικό ρομποτικό βραχίονα - τι άλλο - ένα ηλιακό πανί 50 τετραγωνικών μέτρων θα μπορούσε να σώσει τον σταθμό 9 κιλά υδραζίνης ετησίως, κάτι που είναι ακριβό να μεταφερθεί από τη Γη στη Σελήνη.
Μία αποστολή με την οποία πιθανώς γνωρίζετε είναι η ιδέα του Breakthrough Starshot. Αντί να χρησιμοποιεί φως από τον Ήλιο ως πρόωση, το Breakthrough Starshot ελπίζει να χρησιμοποιήσει ισχυρά λέιζερ που θα επιταχύνουν μικροσκοπικούς δορυφόρους σε διαστρικές ταχύτητες.
Αυτά θα μπορούσαν να είναι το πρώτο διαστημικό σκάφος που έστειλε ποτέ εγχώριες εικόνες από άλλο σύστημα αστεριών. Έχουμε κάνει ένα ολόκληρο επεισόδιο σε αυτό και μια άλλη βαρύτερη αποστολή ιστιοπλοΐας λέιζερ που ονομάζεται Project Dragonfly.
Δυστυχώς, χρειάζονται περισσότερο χρόνο για τα διαστημικά γραφεία να ενσωματώσουν ηλιακά πανιά στις αποστολές τους από ό, τι θα περίμενα. Είναι κατανοητό, είναι περίπλοκο και εύθραυστο και απαιτούν ακριβή προσανατολισμό. Είναι λογικό ότι οι σχεδιαστές αποστολών θα χρησιμοποιούσαν δοκιμασμένους και αληθινούς χημικούς πυραύλους ή αποτελεσματικούς κινητήρες ιόντων για να προωθήσουν το διαστημικό σκάφος τους στο Ηλιακό Σύστημα.
Αλλά καθώς όλο και περισσότερα ηλιακά πανιά ξεκινούν και δοκιμάζονται, οι μηχανικοί θα γίνουν πιο σίγουροι για τους καλύτερους τρόπους για να τα χρησιμοποιήσουν ως μέρος μιας αποστολής. Μπορώ να φανταστώ ένα μέλλον, όταν σχεδόν κάθε αποστολή διαθέτει ένα εφεδρικό ηλιακό πανί, σε περίπτωση που κάτι πάει στραβά με τον κύριο κινητήρα.
Πάντα με γοήτευε η δυνατότητα ηλιακής ιστιοπλοΐας, και έχω παρακολουθήσει κάθε ανακάλυψη και προχώρησα με ενθουσιασμό. Είμαι πολύ χαρούμενος που η Πλανητική Εταιρεία τα κατάφερε με τις δοκιμές τους. Έκαναν ολόκληρη την αποστολή για 7 εκατομμύρια δολάρια, χρηματοδοτούμενα από μέλη της Πλανητικής Εταιρείας, ιδιώτες πολίτες και μια εκστρατεία Kickstart. Αν θέλετε να υποστηρίξετε αυτό και μελλοντικές αποστολές για να εξερευνήσετε το Ηλιακό Σύστημα, μεταβείτε στο planetary.org για να μάθετε περισσότερα.
