Gdje možete putovati u svemiru ovisi o tome koliko pogonskog goriva imate na svojoj raketi i koliko ga učinkovito možete koristiti. Ali postoji izvor slobodnog pogonskog goriva upravo ovdje u Sunčevom sustavu – Sunce – koje struji fotone u svim smjerovima. Samo ih trebate uhvatiti.
I upravo sada, Novi LightSail 2 Planetary Society letjelica testira koliko će dobro raditi.
Solarna jedra su genijalna ideja na koju je prvi pomislio Johannes Kepler još 1600-ih, budući da je zamislio da se jedra i brodovi mogu prilagoditi putovanjima u svemir. Naravno, još nije u potpunosti razumio uključenu fiziku.
Ali s velikim otkrićima u fizici čestica i kvantnoj mehanici početkom 20. stoljeća, znanstvenici su shvatili da sama svjetlost može djelovati poput vjetra koji puše jedro u svemiru.
Iako fotoni nemaju masu, mogu dati zamah kada se odbiju od visoko reflektirajuće površine – ovo je svjetlosno jedro. Nije puno, ali u vakuumu svemira nema otpora zraka koji bi usporio jedro. Uz dovoljno fotona i dovoljno vremena, lagano jedro može ubrzati do nevjerojatno velikih brzina.
Koristeći kemijsku raketu, možete pretvoriti cijelu masu vidljivi Svemir u raketno gorivo i ne biste dobili malu letjelicu koja ide brže od 0,2% brzine svjetlosti. No, lagano vas jedro teoretski može odvesti do relativističkih brzina, putujući od zvijezde do zvijezde tijekom ljudskog života.
LightSail lansira se na X-37B 20. svibnja 2015. Zasluge: The Planetary Society
Budući da neograničeno slobodno gorivo dolazi sa Sunca, a velike su brzine moguće, zašto solarna jedra ne postoje posvuda?
Dobro pitanje.
Pitanje je koje je Planetarno društvo je opsjednut već godinama, i konačno su lansirali pravo solarno jedro kako bi pokušali shvatiti koliko dobro zapravo rade.
Umjetnička ilustracija solarnog jedra Cosmos 1. Zasluge: The Planetary Society
Davne 2005. pokušali su pokrenuti prvo solarno jedro na svijetu, Kosmos 1 , ali kvar rakete ga je uništio. Zatim su se vratili na posao, razvijajući LightSail 1, koji je lansiran 2015. i uspješno testirao njihovo postavljanje solarnih jedara u svemir.
I konačno, 2019. godine, Planetary Society je bio spreman zapravo pokušati jedriti u svemiru.
Misija Falcon Heavy STP-2 lansirana je iz svemirskog centra Kennedy u utorak, 25. lipnja 2019. Autor slike: Alex Brock Instagram: @alexhbrock, Web stranica: www.alexhbrock.com
Dana 25. lipnja 2019. a SpaceX Falcon Heavy poletjela s floridskog Cape Canaverala noseći 24 letjelice za misiju STP-2 američkog ratnog zrakoplovstva. Ovo je bio treći put da je Falcon Heavy lansiran, a svi smo se nadali da će uspješno spustiti svoju srednju fazu. Uh, ne toliko, to je još uvijek na popisu obaveza. Ali ovaj video nije o tome.
U svakom slučaju, osim misterioznih satelita Air Force, Falcon Heavy je nosio LightSail 2 Planetary Society na svojoj letjelici nosaču Prox-1, koju je pustio na visinu od 720 kilometara.
Zatim je 23. srpnja 2019. letjelica pokrenula svoje solarno jedro.
Fotografija postavljanja jedara LightSaila 2. Zasluge: The Planetary Society
Otvorio je svoje solarne nizove na šarkama, a zatim odmotao četiri jedra nalik na mjernu traku, namotavši svoja 4 trokutasta jedra, razmjestivši 32 četvorna metra površine jedra.
Važno je napomenuti da je ova letjelica malena, s težinom od samo 5 kg ili 11 funti, otprilike veličine štruce kruha.
Dok kruži oko Zemlje, letjelica zamahuje svojim jedrima na sunčevu svjetlost i iz nje, a svaki period podiže svoju orbitu za nekoliko stotina metara dnevno.
Ovo zvuči sjajno, nažalost, LightSail 2 nema upravljačke sustave na brodu da kontrolira svoj kut dovoljno pažljivo da ostane u orbiti neograničeno.
Umjetnička ilustracija kako će LightSail 2 podići svoju orbitu. Zasluge: The Planetary Society
Iako podiže svoju orbitu na jednoj strani Zemlje za nekoliko stotina metara dnevno, ne može nagnuti jedra dovoljno precizno da spriječi spuštanje svoje orbite na drugoj strani planeta. Na kraju će uroniti u Zemljinu atmosferu i izgorjeti.
No, nadamo se da će inženjeri u Planetary Societu konačno naučiti koliko solarno jedro može biti praktično za istraživanje svemira.
Još je u orbiti i šalje se natrag sjajne slike našeg rodnog planeta .
LightSail 2 snimio je ovu sliku Meksika 12. srpnja 2019. Slika gleda na istok preko Meksika. Lijevo je vrh poluotoka Baja, a krajnje desno Tropska oluja Barry. Zasluge za sliku: The Planetary Society
Uz LightSail 2 Planetary Societya koji šalje kućne podatke, podučavajući kontrolore misije da plove u svemiru, to će biti vrijedne lekcije za buduće misije koje bi ovu tehnologiju mogle koristiti kao stvarnu metodu pogona.
Jedna misija u izradi je NASA-in izviđač za asteroide blizu Zemlje , ili NEA izviđač . Ova misija Cubesat mogla bi letjeti kao sekundarni teret s prvim testom NASA-inog Space Launch Systema, misije EM-1 bez posade, koja bi mogla biti lansirana već u lipnju 2020.
Nakon postavljanja iz kapsule Orion, NEA Scout bi razvio svoja solarna jedra, dvostruko veća od LightSaila 2, a zatim proveo dvije godine putujući do asteroida blizu Zemlje kako bi ga proučavao izbliza.
Još ne znamo cilj, ali potencijalno odredište mogao bi biti objekt blizu Zemlje 1991 VG, koji je otkriven 1991. nedugo prije nego što je prošao otprilike udaljenost od Zemlje do Mjeseca. A onda se vratio u kolovozu 2017. Željet ćemo paziti na tu stijenu kao potencijalnu prijetnju, ali i riznicu metala i minerala koji bi mogli pomoći u potpori budućeg istraživanja Sunčevog sustava.
Još jedna misija koja bi mogla koristiti solarno jedro je japanski Oversize Kite-craft za istraživanje i astronautiku u vanjskom Sunčevom sustavu ili OKEANOS . Ovo bi bila misija na trojanske asteroide, koji se nalaze na L4 i L5 Sunce-Jupiter Lagrange točkama.
Umjetnički koncept trojanskih asteroida, malih tijela koja dominiraju našim Sunčevim sustavom. Zasluge: NASA
Ovo su idealno mjesto za proučavanje asteroida jer su Jupiter i Sunčeva gravitacija zarobili veliki broj na jednom mjestu, a misija može lako uzorkovati mnogo različitih asteroida.
OKEANOS bi imao hibridno solarno jedro, prekriveno solarnim panelima koje bi također koristio za opskrbu električnom energijom za svoje instrumente i ionski motor.
Japan je bio jedna od prvih zemalja koja je ikada testirala solarno jedro sa svojim IKAROS misija koji je raspoređen 2010. godine, a na kraju je pomoću solarnog jedra dobio stotine metara u sekundi brzine.
Umjetnička ilustracija IKAROSA. Zasluga: JAXA
OKEANOS bi mogao doći i s landerom. Zahvaljujući svom iskustvu s Hayabusa2 i asteroidom Ryugu, JAXA je naučila ogromnu količinu o slijetanju i prikupljanju uzoraka s sićušnih asteroida.
Ako sve bude u redu, OKEANOS će lansirati sredinom 2020-ih na brodu H-IIA lansirnog vozila, koristeći nekoliko gravitacijskih asistencija za putovanje do Jupitera. A ako misija bude doista uspješna, mogla bi čak donijeti i uzorak trojanskog asteroida kući.
Umjetnički koncept lunarnog landera spojen je s Lunarnom orbitalnom platformom-gatewayom. Zasluge: Lockheed Martin
NASA čak razmatra dodajući solarno jedro na Deep Space Lunar Gateway. Na posebnom događaju planiranja za Deep Space Gateway 2017. godine, članovi Kanadske svemirske agencije predstavili su koncept solarnog jedra koje bi se moglo dodati stanici. Stalna svjetlost sa Sunca osiguravala bi stalan potisak koji bi postaja mogla koristiti za održavanje svoje orbite bez pogona. Izneseno na kanadskoj robotskoj ruci – što drugo – solarno jedro od 50 četvornih metara moglo bi stanici uštedjeti 9 kg hidrazina godišnje, što je skupo nositi sa Zemlje na Mjesec.
Jedna misija koja vam je vjerojatno poznata je koncept Breakthrough Starshot. Umjesto korištenja sunčeve svjetlosti kao pogona, Breakthrough Starshot se nada da će koristiti moćne lasere koji će ubrzati male satelite do međuzvjezdanih brzina.
Ovo bi mogla biti prva svemirska letjelica koja će kući poslati slike iz drugog zvjezdanog sustava. Napravili smo cijelu epizodu o ovoj i još jednoj težej misiji laserskog jedra pod nazivom Project Dragonfly.
Nažalost, svemirskim agencijama trebalo je više vremena da ugrade solarna jedra u svoje misije nego što sam se nadao. Razumljivo je, oni su komplicirani i krhki te zahtijevaju preciznu orijentaciju. Ima smisla da bi planeri misija koristili provjerene kemijske rakete ili učinkovite ionske motore za pokretanje svojih letjelica preko Sunčevog sustava.
No kako se sve više i više solarnih jedara lansira i testira, inženjeri će postati sigurniji u najbolje načine da ih koriste kao dio misije. Mogu zamisliti budućnost kada gotovo svaka misija ima rezervno solarno jedro na brodu, za slučaj da nešto pođe po zlu s glavnim motorom.
Uvijek sam bio fasciniran mogućnošću solarnog jedrenja i s uzbuđenjem sam promatrao svako otkriće i iskoračio naprijed. Zaista mi je drago što je Planetary Society dogurao ovako daleko sa svojim testovima. Odradili su cijelu misiju za 7 milijuna dolara, koju su financirali članovi Planetary Society, privatni građani i Kickstart kampanja. Ako želite podržati ovu i buduće misije za pomoć u istraživanju Sunčevog sustava, idite na planetary.org da saznate više.