LightSail 2 je pred petimi meseci napotil sončno jadranje in še vedno kroži po Zemlji. Uspešno prikazuje potencial vesoljskih plovil na sončna jadra. Zdaj je ekipa LightSail 2 pri Planetarnem društvu izdala prispevek, v katerem so opisali njihove ugotovitve dosedanje misije.
Koncept sončnega jadra je že nekaj časa, vse do Johannesa Keplerja. Leta 1607 je Halleyev komet prešel nad glavo in Kepler je opazil, kako se kometov rep odteka od Sonca. Mislil je, da je pravilno, kot se izkaže, odgovorna sončna svetloba. V pismu Galileu, ki je znan v astronomskih krogih, je Kepler dejal: "Zagotovite ladje ali jadra, prilagojena nebeškim vetričem, in nekateri bodo pogumnili celo to praznino." Precej kul.
Seveda Kepler ni mogel vedeti, kako prav ima. Ampak zdaj, zahvaljujoč Planetarnemu društvu in drugim.
Planetarno društvo je pionir na področju sončnega jadranja. LightSail 2 je pravzaprav njihovo tretje vesoljsko plovilo na sončno jadro po stopinjah LightSail 1 in njihov prvotni predhodnik Cosmos 1, ki ni prišel v orbito, ko njegova lansirna raketa ni uspela. Tretje vesoljsko plovilo s sončnim jadrom, imenovano LightSail 3, bo doseglo točko L1 med nihanjem Sonce in Zemlja, če bo vse dobro.
Kot eno prvih vesoljskih plovil s sončnim jadrom nas LightSail 2 uči dragocene lekcije o potencialu in omejitvah sončnega jadranja. 10. januarja je Planetarno društvo izdalo dokument, v katerem je opisal nekatere od teh lekcij. Prispevek je naslovljen "Učinkovitost orbite in držanja vesoljskega plovila LightSail 2 Solar Sail."
LightSail 2 se počasi vleče in se približuje Zemlji. Ko je bil razporejen, je orbitalno modeliranje napovedovalo, da bo padlo na Zemljo približno eno leto po tem, ko so bila postavljena njegova jadra. Toda vesoljsko plovilo je v orbiti velike Zemlje na približno 720 km (447 miljah), veliko višje od drugih satelitov in vesoljskih plovil, kot je Mednarodna vesoljska postaja, ki kroži na 400 km (249 milj.)
Podatkov o gostoti atmosfere na tej nadmorski višini in o razpadu orbite je relativno malo, zato enoletna napoved ni bila natančna. Toda zahvaljujoč LightSail 2 zdaj vemo, da je atmosferski povlek na tej višini dovolj močan, da lahko LightSail 2 potegne proti Zemlji. Eden od razlogov za to je, da vesoljsko plovilo ni vedno jadranje na soncu.
V vsaki 100-minutni orbiti LightSail 2 porabi le približno 28 minut in zajame sončne fotone in to je edini čas, da lahko spremeni svojo smer. Preostali čas preživimo bodisi v mrku, bodisi neposredno proti Soncu ali prilagajanju njegove orientacije. 28 minut dejanskega časa jadranja ni dovolj, da bi v celoti preprečili atmosferski povlek.
To je le ena stvar, ki se jo je Planetarno društvo naučilo iz svojega projekta LightSail 2. Toda znotraj teh orbitov so še druge spremenljivke.
Ekipa je primerjala uspešnost LightSail 2, ko je bila naključno usmerjena v primerjavi z aktivnim usmerjanjem na sončno jadranje. Ugotovili so, da se je v primeru, da je vesoljsko plovilo naključno usmerjeno, pol-glavna os njegove orbite zmanjšala za 34,5 metra na dan. Ko se je aktivno usmeril, se je isti ukrep na dan zmanjšal za samo 19,9 metra. Toda v svoji orbiti je veliko sprememb, včasih pa je majceno vesoljsko plovilo orbito povečalo za 7,5 metra na dan.
Video prikazuje eno samo orbito za LightSail 2. Opazite rdeče in modre črte, nameščene na vesoljskem plovilu. Rdeča črta kaže smer Sonca, modra pa smer lokalnega magnetnega polja. Ko se približuje Soncu, vesoljsko plovilo pere svoja jadra, in ko aktivno pluje, obrne jadra, da ujame Sončeve fotone. Sončev do -z kot se spreminja od približno 90 stopinj do približno 0 stopinj.
Na splošno sončno jadranje ne more premagati atmosferskega vleka, vendar to vesoljsko plovilo res ni namenjeno. Njihov potencial je v medplanetarnem potovanju, brez atmosfer in planetarnih mrkov. Nasino vesoljsko plovilo NEA Scout (Blizu Zemlje Asteroid Scout) bo preživelo dve leti pod pogonom sončnega jadra, da bi doseglo asteroid, čeprav bo dobilo začetno povečanje pogona od hladnih plinov.
Apogej in perigee LightSail 2 kolesarijo gor in dol v petih mesecih od uvedbe. Takoj po namestitvi je vesoljsko plovilo dvignilo svoj apogej, s čimer je postalo prvo vesoljsko plovilo s sončnim jadrom. Hkrati se je perigee zmanjšal. Trend je konec oktobra doživel preobrat, decembra pa preobrat.
Obstaja nekaj razlogov, zakaj orbita prehaja skozi te cikle. Prvič, Zemlja je oblasten sferoid, ne sfera. To pomeni, da je njegov premer na ekvatorju približno 42 km (26 milj) večji kot na polov. Zaradi tega vesoljska plovila doživljajo precesijo ali neokusnost.
Drugi razlog za apogee / perigee cikle LightSail 2 je pot Zemlje okoli Sonca. To gibanje spremeni kot med Soncem in položaji apogeja in perigeja vesoljskega plovila.
LightSail 2 je odlično predstavitveno vesoljsko plovilo, vendar ima omejitve. Eno takšnih je njegovo enojno kolo. Vesoljsko plovilo uporablja to kolo, da se orientira vzporedno ali pravokotno na sončne žarke, odvisno od tega, ali je njegovo perje ali jadro aktivno. Sprva so zemeljske posadke to delale ročno, kar ni bilo učinkovito. Zdaj so postopek avtomatizirali, zato je vesoljsko plovilo boljše.
Toda v tem procesu se je ekipa naučila enega svojih dragocenih lekcij. Pogoste spremembe orientacije jadra dajejo velik zagon vesoljskim plovilom. Eden ključnih tehničnih izzivov je upravljanje tega zagona.
Druga lekcija vključuje sončno energijo. Sončna jadra so izključno za sončno jadranje. LightSail 2 ima nekaj zelo majhnih sončnih panelov, ki skrbi za majhne potrebe vesoljskega plovila.
Njegov prvotni dizajn je zahteval majhne sončne panele na obeh straneh plovila, vendar so bili na eni strani odstranjeni posebni zrcali, ki so potrebna za lasersko iskanje dosega natančno oddaljeno od Zemlje. Toda zdaj, ko je sončna energija samo na eni strani, so včasih te plošče zasenčene z jadri. To vodi v opustitve. Ekipa je do neke mere lahko to premaknila z upravljanjem porabe energije vesoljskega plovila in njegovega načina nadzora položaja. Toda to je dobra lekcija za prihodnja vesoljska plovila na sončna jadra.
Ekipa LightSail 2 je vesoljskim plovilom dodala še en način, ki mu pravijo način sončenja.
Način usmerjanja proti soncu bo ohranil sončno jadro vesoljskega plovila, ki je obrnjeno proti Soncu v celotni orbiti. To bo omejilo preusmeritev vesoljskega plovila, da se zmanjša učinek pogostih sprememb orientacije, ki dajejo zagon vesoljskim plovilom problematični zagon. Pomaga tudi pri polnjenju baterije s sončnimi celicami, čeprav ne bo zmanjšalo orbitalnega propadanja.
Novi način bo pomagal tudi pri natančnosti usmerjanja vesoljskega plovila in mu bo omogočil bolj dosleden začetni odnos za manevre potiska / izklopa.
Planetarno društvo namerava natančno spremljati orbitalno propadanje vesoljskega plovila, da bi ugotovilo, kakšen učinek imajo sama jadra. To večinoma velja za druge ekipe, ki preučujejo, kako lahko vlečna jadra uporabljajo za namensko odpravljanje orbite vesoljskih plovil.
Nadaljevali bodo tudi s fotografiranjem. Glavni razlog za slike je spremljanje stanja jader, vendar so tudi lepi sladkarije za oči.
Več o LightSail 2 lahko izveste na spletnem mestu družbe The Planetary's Society. So neprofitna družba, zato se lahko pridružite, če želite biti del njihove misije. To je odličen način, da državljani prispevajo.
Več:
- Sporočilo za javnost: Tukaj smo se naučili od LightSaila 2
- Celotno poročilo: Učinkovitost orbite in držanja vesoljskega plovila LightSail 2 Solar Sail
- Planetarna družba: Zgodba o lahkem jadru, 1. del
