Де ви зможете подорожувати в космосі, залежить від того, скільки транспортного засобу у вас на борту ракети і наскільки ефективно ви можете ним користуватися. Вам просто потрібно їх спіймати.
І саме зараз новий космічний корабель LightSail 2 планетарного суспільства перевіряє, наскільки добре він буде працювати.
Сонячні вітрила - геніальна ідея, яку вперше придумав Йоханнес Кеплер ще в 1600-х роках, коли він уявляв, що вітрила та кораблі можуть бути пристосовані до космічних подорожей. Звичайно, він ще не повністю зрозумів займану фізику.
Але з великими відкриттями з фізики частинок та квантової механіки на початку 20 століття вчені зрозуміли, що світло саме по собі може діяти, як вітер, що дме вітрило в космосі.
Хоча фотони не мають маси, вони можуть надати імпульс, коли відскакують від відбивної поверхні - це легке вітрило. Це не дуже багато, але у вакуумі космосу немає опору повітря, щоб уповільнити вітрило. Маючи достатню кількість фотонів і достатньо часу, легке вітрило може розганятися до неймовірно високих швидкостей.
Використовуючи хімічну ракету, ви могли перетворити всю масу спостережуваного Всесвіту в паливне ракети, і ви не отримали б невеликий космічний корабель, що рухається швидше, ніж на 0,2% швидкість світла. Але легке вітрило теоретично може підняти вас до релятивістських швидкостей, подорожуючи від зірки до зірки в житті людини.
Оскільки необмежене вільне пальне надходить від Сонця і можливі величезні швидкості, то чому б там не було сонячних вітрил скрізь?
Хороше питання.
Це питання, про яке Планетарне суспільство одержимо вже багато років, і вони нарешті запустили справжнє сонячне вітрило, щоб спробувати зрозуміти, наскільки добре вони насправді працюють.
Ще в 2005 році вони намагалися запустити перший у світі сонячний вітрило «Космос 1», але аварія ракети знищила його. Потім вони повернулися до роботи, розробивши LightSail 1, який був запущений у 2015 році та успішно випробував їхнє розміщення сонячного вітрила в космосі.
І нарешті, у 2019 році Планетарне товариство було готове фактично спробувати плавання у космосі.
25 червня 2019 року космічний корабль SpaceX Falcon Heavy підірвався з мису Канаверал Флориди, перевозячи 24 космічні апарати для місії ВПС США ВПС США. Це був третій раз, коли Falcon Heavy запустив, і ми всі сподівалися, що він успішно висадить його середній етап. Ага, не так вже й багато, що все ще в списку справ. Але це не про це відео.
У будь-якому разі, окрім загадкових супутників ВВС, Falcon Heavy перевозив LightSail 2 планетарного товариства на борту свого космічного корабля-носія Prox-1, який він випустив на висоті 720 кілометрів.
Тоді 23 липня 2019 року космічний корабель розгорнув сонячне вітрило.
Він відкрив навісні сонячні масиви, а потім розкрутив чотири стрічкових вітрила, подібні рулетці, витягнувши свої 4 трикутні вітрила, розгорнувши 32 квадратних метра вітрильної площі.
Важливо зазначити, що цей космічний корабель крихітний, вагою всього 5 кг або 11 фунтів, приблизно розміром з буханку хліба.
Коли він орбітує навколо Землі, космічний корабель перекидає вітрила на сонячні промені і виходить, з кожним періодом піднімаючи орбіту на кілька сотень метрів на день.
Це звучить чудово, на жаль, LightSail 2 не має на борту систем управління, щоб контролювати його кут досить ретельно, щоб залишатися на орбіті на невизначений час.
Хоча вона піднімає свою орбіту на одній стороні Землі на кілька сотень метрів на день, вона не може нахилити вітрила досить точно, щоб не допустити опускання її орбіти з іншого боку планети. Врешті-решт він зануриться в атмосферу Землі і згорить.
Але сподіваємось, інженери Планетного товариства нарешті дізнаються, наскільки практичним може бути сонячне вітрило для дослідження космосу.
Він досі перебуває на орбіті і надсилає дивовижні фотографії нашої рідної планети.
Коли LightSail 2 планетарного товариства надсилає домашні дані, навчаючи контролерів місій плавати в космосі, це будуть цінні уроки для майбутніх місій, які можуть використовувати цю технологію як фактичний метод приведення в рух.
Однією з місій у роботі є навколоземний астероїд-розвідник НАСА або скаут NEA. Ця місія Cubesat могла б стати вторинним корисним навантаженням при першому випробуванні НАСА Система запуску космічного простору, відкрученій місії EM-1, яка може запуститися вже в червні 2020 року.
Після розгортання з капсули «Оріон» NEA Scout розгорнув би свої сонячні вітрила, вдвічі більший за LightSail 2, а потім витратить два роки на подорож до астероїда, що знаходиться біля Землі, щоб вивчити його близько.
Ми ще не знаємо цілі, але потенційним пунктом призначення може бути близькоземний об’єкт 1991 р. В.Г., який був виявлений у 1991 році незадовго до того, як він пройшов відстань від Землі до Місяця. А потім він повернувся в серпні 2017 року. Ми хочемо стежити за цією скелею як потенційною загрозою, але також і скарбницею металів і корисних копалин, які могли б допомогти підтримати майбутні дослідження Сонячної системи.
Ще одна місія, яка може використовувати сонячне вітрило - це японське судно з великим розміром для розвідки та космонавтики у Зовнішній Сонячній системі або OKEANOS. Це було б місією для троянських астероїдів, які розташовані в точках Лагранжа L4 та L5 Сонця-Юпітера.
Це ідеальне місце для вивчення астероїдів, тому що Юпітер і гравітація Сонця захопили велику кількість в одне місце, і місія може легко пробувати багато різних астероїдів.
OKEANOS матиме гібридне сонячне вітрило, покрите сонячними панелями, яке також використовуватиме для забезпечення електроенергією для своїх приладів та іонних двигунів.
Японія була однією з перших країн, які протестували сонячне вітрило, з місією IKAROS, яка була розгорнута в 2010 році, і врешті-решт отримала сотні метрів швидкості за допомогою сонячного вітрила.
OKEANOS може навіть поставитись із землею. Завдяки досвіду роботи з Hayabusa2 та астероїдом Рюгу, JAXA дізналася величезну кількість щодо посадки та збору зразків з крихітних астероїдів.
Якщо все піде добре, OKEANOS запустить у середині 2020-х років на борту ракет-носія H-IIA, використовуючи декілька силових приладів, щоб здійснити подорож до Юпітера. І якщо місія дійсно успішна, вона може навіть повернути зразок троянського астероїда додому.
NASA навіть розглядає можливість додати сонячне вітрило до Місячного шлюзу в глибокому космосі. На спеціальному заході планування для Глибокого космічного шлюзу в 2017 році члени канадського космічного агентства представили концепцію сонячного вітрила, яку можна було б додати до станції. Постійне світло від Сонця забезпечувало б постійну тягу, яку станція могла використовувати для підтримки своєї орбіти без руху. Проведений на канадській роботоносійній руці - що ще - сонячне вітрило площею 50 квадратних метрів може заощадити станції 9 кілограмів гідразину на рік, що дорого переносити з Землі на Місяць.
Однією з місій, з якою ви, напевно, знайомі, є концепція прориву зірок. Замість того, щоб використовувати світло від Сонця в якості рушія, Breakthrough Starshot сподівається використовувати потужні лазери, які прискорять крихітні супутники до міжзоряних швидкостей.
Це може бути перший космічний корабель, який коли-небудь надсилає домашні зображення з іншої зіркової системи. Ми зробили цілий епізод на цій і іншій важчій місії лазерного вітрила під назвою Project Dragonfly.
На жаль, космічним агенціям потрібно брати більше часу, щоб включити сонячні вітрила у свої місії, ніж я би сподівався. Це зрозуміло, вони складні і крихкі і вимагають точної орієнтації. Має сенс, що планувальники місій використовуватимуть перевірені реальні хімічні ракети або ефективні іонні двигуни для руху своїх космічних апаратів по Сонячній системі.
Але оскільки все більше і більше сонячних вітрил запускаються і випробовуються, інженери стануть впевненішими в найкращих способах використання їх як частини місії. Я можу уявити собі майбутнє, коли майже на кожній місії є резервне сонячне вітрило на борту, на всякий випадок, якщо з головним двигуном щось не піде.
Мене завжди захоплювала можливість сонячного плавання, і я з хвилюванням спостерігав за кожним відкриттям і крокував вперед. Я дуже радий, що Планетарне товариство зробило це так далеко своїми тестами. Вони виконали всю місію за 7 мільйонів доларів, фінансуючись членами Планетарного товариства, приватними громадянами та кампаніями Kickstart. Якщо ви хочете підтримати цю та майбутні місії, які допоможуть вивчити Сонячну систему, перейдіть на planetary.org, щоб дізнатися більше.
