Къде можете да пътувате в космоса зависи от това колко гориво имате на борда на вашата ракета и колко ефективно можете да я използвате. Просто трябва да ги хванете.
И в момента новият космически кораб LightSail 2 на Планетарното общество тества колко добре ще работи.
Слънчевите платна са гениална идея, която за първи път се мисли от Йоханес Кеплер през 1600 г., тъй като той си представяше, че платната и корабите могат да бъдат адаптирани за космически пътувания. Разбира се, той все още не е разбрал напълно физиката.
Но с големи открития във физиката на частиците и квантовата механика в началото на 20-ти век, учените разбраха, че самата светлина може да действа като вятър, който раздува платно в космоса.
Въпреки че фотоните нямат маса, те могат да придадат инерция, когато отскочат от силно отразяваща повърхност - това е леко платно. Не е много, но във вакуума на космоса няма въздушно съпротивление, което да забави платното. С достатъчно фотони и достатъчно време леко платно може да се ускори до невероятно високи скорости.
С помощта на химическа ракета бихте могли да преобразувате цялата маса на наблюдаваната Вселена в ракетно гориво и няма да получите малък космически кораб, по-бърз от 0,2% от скоростта на светлината. Но лекото платно теоретично може да ви отведе до релативистични скорости, пътувайки от звезда до звезда през човешкия живот.
Тъй като неограничен безплатен двигател идва от Слънцето и са възможни огромни скорости, защо навсякъде няма слънчеви платна?
Добър въпрос.
Това е въпрос, който Планетарното общество обсебва от години и те най-накрая пуснаха истинско слънчево платно, за да опитат да разберат колко добре всъщност работят.
Още през 2005 г. те се опитаха да изстрелят първото в света слънчево платно Cosmos 1, но ракетната повреда го унищожи. След това те се върнаха на работа, разработвайки LightSail 1, който беше пуснат на пазара през 2015 г. и успешно тества разгръщането на слънчевите си платна в космоса.
И накрая, през 2019 г. Планетарното общество беше готово всъщност да опита да плава в космоса.
На 25 юни 2019 г. SpaceX Falcon Heavy взриви от нос Канаперал във Флорида, носещ 24 космически кораба за мисията STP-2 на ВВС на САЩ. Това беше третият път, когато Falcon Heavy стартира и всички се надявахме, че той успешно ще кацне средната си сцена. Ъ, не чак толкова, това все още е в списъка със задачи. Но това не е за това видео.
Както и да е, в допълнение към мистериозните спътници на ВВС, Falcon Heavy носеше LightSail 2 на планетарното общество на борда на своя космически кораб Prox-1, който пусна на височина 720 километра.
Тогава на 23 юли 2019 г. космическият кораб разгърна слънчевото си платно.
Той отвори шарнирно разположените слънчеви масиви и след това разгърна четири, като лента с платна мерна стрела, разгъвайки своите 4 триъгълни платна, разгръщайки 32 квадратни метра платна площ.
Важно е да се отбележи, че този космически кораб е мъничък, с тегло само 5 кг или 11 килограма, приблизително с размерите на хляб.
Докато обикаля около Земята, космическият кораб завърта платната си към и извън слънчевата светлина, като всеки период повишава орбитата си с няколкостотин метра на ден.
Това звучи чудесно, за съжаление LightSail 2 няма контролните системи на борда, за да контролират ъгъла си достатъчно внимателно, за да останат в орбита за неопределено време.
Докато вдига орбитата си от едната страна на Земята с няколкостотин метра на ден, той не може да наклони платната достатъчно точно, за да предотврати спускането на орбитата си от другата страна на планетата. В крайна сметка ще потъне в земната атмосфера и ще изгори.
Но да се надяваме, че инженерите от Планетарното общество най-накрая ще научат колко практично може да бъде слънчевото платно за космически изследвания.
Все още е в орбита и изпраща обратно страхотни снимки от нашата родна планета.
С LightSail 2 на Планетарното общество, изпращащи данни за дома, обучаващи контролерите на мисии да плават в космоса, това ще бъдат ценни уроци за бъдещите мисии, които биха могли да използват тази технология като действителен метод за задвижване.
Една от мисиите в работата е близкият до Земята астероиден разузнавач на НАСА, или NEA Scout. Тази мисия на Cubesat може да лети като вторичен полезен товар с първия тест на космическата система за изстрелване на НАСА, неразвитата мисия EM-1, който може да стартира още през юни 2020 г.
След разполагане от капсулата Orion, NEA Scout ще разгърне слънчевите си платна, два пъти по-големи от LightSail 2, и след това ще прекара две години, пътувайки до астероид на близо до Земята, за да го проучи отблизо.
Все още не знаем целта, но потенциална дестинация може да бъде близо до Земята обект 1991 VG, който е открит през 1991 г. малко преди да премине разстоянието от Земята до Луната. И тогава той се върна през август 2017 г. Ние ще искаме да следим тази скала като потенциална заплаха, но също така и съкровищница от метали и минерали, които биха могли да помогнат в подкрепа на бъдещото проучване на Слънчевата система.
Друга мисия, която би могла да използва слънчево платно, е японският кораб за по-големи размери за проучване и космонавтика във Външната слънчева система или OKEANOS. Това би било мисия към троянските астероиди, които са разположени в точките L4 и L5 Sun-Jupiter Lagrange.
Това са идеално място за изучаване на астероиди, защото Юпитер и гравитацията на Слънцето са хванали голям брой на едно място и мисията лесно може да вземе много различни астероиди.
OKEANOS би разполагал с хибридно слънчево платно, покрито със соларни панели, което също би използвало за осигуряване на електричество за своите инструменти и йонни двигатели.
Япония беше една от първите държави, които изпробваха слънчево платно, с мисията си IKAROS, която беше разгърната през 2010 г. и в крайна сметка спечели стотици секунди скорост с помощта на слънчевото платно.
OKEANOS може дори да дойде с кацач. Благодарение на опита си с Hayabusa2 и астероид Ryugu, JAXA научи огромно количество за кацане и събиране на проби от малки астероиди.
Ако всичко върви добре, OKEANOS ще стартира в средата на 2020-те години на борда на ракети H-IIA, използвайки няколко гравитационни асистенции, за да направи пътуването до Юпитер. И ако мисията наистина е успешна, може дори да върне проба от троянски астероид обратно у дома.
НАСА дори обмисля да добави слънчево платно към лунния шлюз на Deep Space. На специално събитие за планиране за Gateway Deep Space през 2017 г. членове от канадската космическа агенция представиха концепцията за слънчево платно, което може да бъде добавено към станцията. Постоянната светлина от Слънцето ще осигурява постоянна тяга, която станцията би могла да използва за поддържане на орбитата си без задвижване. Проведено върху канадска роботизирана ръка - какво още - 50 квадратни метра слънчево платно може да спести на станцията 9 килограма хидразин годишно, което е скъпо за пренасяне от Земята до Луната.
Една мисия, която вероятно сте запознат, е концепцията Breakthrough Starshot. Вместо да използва светлина от Слънцето като задвижване, Breakthrough Starshot се надява да използва мощни лазери, които ще ускорят малки сателити до междузвездни скорости.
Това може да бъде първият космически кораб, който някога изпраща домашни изображения от друга звездна система. Направихме цял епизод по тази и друга по-тежка мисия с лазерно плаване, наречена Project Dragonfly.
За съжаление отнема повече време на космическите агенции да включат слънчеви платна в своите мисии, отколкото бих се надявал. Разбираемо е, те са сложни и крехки и изискват точна ориентация. Има смисъл планиращите мисии да използват изпитани химически ракети или ефективни йонни двигатели, за да задвижват своите космически кораби в Слънчевата система.
Но тъй като все повече и повече соларни платна стартират и тестват, инженерите ще станат по-уверени в най-добрите начини да ги използват като част от мисия. Мога да си представя бъдеще, когато почти всяка мисия има резервно слънчево платно на борда, само в случай че нещо се обърка с основния двигател.
Винаги съм бил очарован от възможността за слънчево плаване и гледах всяко откритие и стъпвах напред с вълнение. Наистина се радвам, че Планетарното общество се е справило толкова далеч със своите тестове. Те изпълниха цялата мисия за 7 милиона долара, финансирани от членове на Планетарното общество, частни граждани и кампания на Kickstart. Ако искате да подкрепите тази и бъдещите мисии за подпомагане на изследването на Слънчевата система, отидете на planetary.org, за да разберете повече.
