LightSail 2 го разположи на слънчево плаване преди пет месеца и все още орбитира Земята. Успешна демонстрация на потенциала на космическите кораби на слънчеви платна. Сега екипът на LightSail 2 от The Planetary Society пусна документ, в който излага своите открития от мисията досега.
Концепцията за слънчеви платна съществува от известно време, чак до Йоханес Кеплер. Още през 1607 г. кометата на Халей минаваше над главата и Кеплер забеляза как опашката на кометата се оттича от Слънцето. Той смяташе, че както правилно се оказва, че слънчевата светлина е отговорна. В писмо до Галилей, който е известен в астрономическите кръгове, Кеплер каза: „Осигурете кораби или платна, адаптирани към небесния бриз, и ще има такива, които ще се смеят дори и за тази празнота.“ Много готино.
Разбира се, нямаше как Кеплер да разбере колко е прав. Но сега благодарение на Планетарното общество и други.
Планетарното общество е пионер в полето за слънчево плаване. LightSail 2 всъщност е третият им космически кораб за слънчеви платна, следващ стъпките на LightSail 1 и оригиналният им предшественик Cosmos 1, който не достигна орбита, когато ракетната му ракета се провали. Трети космически кораб на слънчевото платно, наречен LightSail 3, ще достигне точката на вибрация L1 Слънце-Земя, ако всичко върви добре.
Като един от първите космически кораби за слънчеви платна, LightSail 2 ни учи ценни уроци за потенциала и ограниченията на слънчевото плаване. На 10 януари Планетарното общество пусна документ, в който се очертават някои от тези уроци. Документът е озаглавен „Изпълнение на орбитата и отношението на космическия кораб LightSail 2 Solar Sail“.
LightSail 2 бавно се поддава на влачене и се приближава към Земята. Когато беше разгърнат, орбиталното моделиране предсказа, че ще падне на Земята около една година след разполагането на платната му. Но космическият кораб е на орбита на висока земя на около 720 км (447 мили), много по-висока от други спътници и космически кораби като Международната космическа станция, която орбитира на 400 км (249 мили.)
Съществуват сравнително малко данни за атмосферната плътност на тази надморска височина и за полученото разпадане на орбитата, така че прогнозата за една година не беше точна. Но благодарение на LightSail 2, сега знаем, че атмосферното влачене на тази височина е достатъчно силно, за да дърпа LightSail 2 към Земята. Една от причините за това е, че космическият кораб не винаги е слънчево плаване.
По време на всеки 100 минути орбита LightSail 2 прекарва само около 28 минути, улавяйки слънчеви фотони и това е единственият път, когато може да промени траекторията си. Останалото време прекарва или в затъмнение, движейки се директно към Слънцето, или коригирайки неговата ориентация. Тези 28 минути действително време на плаване не са достатъчни, за да се противодейства напълно на атмосферното влачене.
Това е само едно от нещата, които Планетарното общество научи от проекта си LightSail 2. Но в тези орбити има и други променливи.
Екипът сравни производителността на LightSail 2, когато тя беше ориентирана на случаен принцип срещу, когато беше активно ориентирана за слънчево плаване. Те открили, че когато космическият кораб е ориентиран на случаен принцип, полу-голямата ос на орбитата му намалява с 34,5 метра на ден. Когато беше активно ориентирана, същата мярка се свиваше само с 19,9 метра на ден. Но в орбитата му има много вариации и понякога малкият космически кораб увеличава орбитата си със 7,5 метра на ден.
Видеото показва една единична орбита за LightSail 2. Забележете червените и сини линии, наслагвани върху космическия кораб. Червената линия показва посоката на Слънцето, а синята - посоката на локалното магнитно поле. Когато се приближава към Слънцето, космическият кораб перушира платната си, а когато активно плава, той обръща платната си, за да улови фотоните на Слънцето. Ъгълът на Слънцето до -z се променя от приблизително 90 градуса до приблизително 0 градуса.
Общо казано, слънчевото плаване не може да преодолее атмосферното влачене, но това не е това, за което тези космически кораби са наистина проектирани. Техният потенциал се състои в междупланетни пътувания, без атмосфери и планетарни затъмняващи ефекти. Космическият кораб на НАСА NEA Scout (Близо до Земния астероид разузнавач) ще прекара две години под задвижване на слънчеви платна, за да достигне астероид, макар че ще получи първоначално усилване на задвижването от студените газови тласъци.
Апогейът и перигейът на LightSail 2 вървят нагоре и надолу през петте месеца от внедряването му. Веднага след разполагането космическият кораб издигна апогея си, правейки го първият космически кораб на слънчеви платна, който направи това. В същото време перигеята намаля. В края на октомври се наблюдава преобръщане на тенденцията и реверсия през декември.
Има няколко причини, поради които орбитата преминава през тези цикли. Първо, Земята е приличен сфероид, а не сфера. Това означава, че диаметърът му в екватора е около 42 км (26 мили) по-голям, отколкото при полюсите. Това кара космическия кораб да изпитва прецесия или воблериране.
Втората причина за циклите на апогей / перигей на LightSail 2 е пътят на Земята около Слънцето. Това движение променя ъгъла между Слънцето и позициите на апогея и перигея на космическия кораб.
LightSail 2 е страхотен демонстрационен космически кораб, но има ограничения. Едно от тях е колелото му с единичен импулс. Космическият кораб използва това колело, за да се ориентира или успоредно, или перпендикулярно на лъчите на Слънцето, в зависимост от това дали перушината му платна или активно плава. Първоначално наземният екипаж правеше това ръчно, което не беше ефективно. Сега те са автоматизирали процеса и космическият кораб се представя по-добре като резултат.
Но по време на този процес екипът научи един от своите ценни уроци. Честите промени в ориентацията на платна придават значителен импулс на космическия кораб. Едно от основните технически предизвикателства е управлението на този импулс.
Друг урок включва слънчева енергия. Слънчевите платна са строго за слънчево плаване. LightSail 2 има няколко много малки слънчеви панела, които осигуряват оскъдните нужди на космическия кораб.
Първоначалният му дизайн изискваше малки слънчеви панели от двете страни на плавателния съд, но панелите на едната страна бяха премахнати, за да приложат специални огледала, необходими за лазерно откриване на точното му разстояние от Земята. Но сега, когато има слънчева енергия само от едната страна, понякога тези панели са засенчени от платната. Това води до потъмняване. Екипът е успял да се справи с това до известна степен, като управлява използването на енергия на космическия кораб и режима му за контрол на отношението. Но това е добър урок за бъдещите космически кораби на слънчеви платна.
Екипът на LightSail 2 също е добавил друг режим към космическия кораб, който наричат режим на сочене на слънце.
Режимът, насочен към слънцето, ще поддържа слънчевото платно на космическия кораб към Слънцето по време на цялата му орбита. Това ще ограничи преориентирането на космическия кораб, за да намали ефекта от честите промени в ориентацията, които придават проблематичен импулс на космическия кораб от инерционното колело. Той също така помага при зареждане на батерията от слънчевите клетки, въпреки че няма да намали орбиталния разпад.
Новият режим също ще помогне за точността на насочване на космическия кораб и ще му даде по-последователно начално отношение за маневри на включване / изключване.
Планетарното общество възнамерява да следи отблизо орбиталния разпад на космическия кораб, за да види какъв ефект имат самите платна. Това до голяма степен се отнася за други екипи, изучаващи как влачещите платна могат да бъдат използвани за целенасочено деобитация на космически кораби.
Те също ще продължат да правят снимки. Основната причина за снимките е да се следи състоянието на платната, но и те са хубави бонбони за очи.
Можете да научите повече за LightSail 2 на уебсайта на The Planetary’s Society. Те са общество с нестопанска цел, така че можете да се присъедините, ако искате да бъдете част от тяхната мисия. Това е чудесен начин гражданите да дадат своя принос.
Повече ▼:
- Прессъобщение: Ето какво научихме досега от LightSail 2
- Пълен отчет: Изпълнение на орбитата и отношението на космическия кораб LightSail 2 Solar Sail
- Планетарното общество: Историята на LightSail, част 1
