Ahol az űrben utazhat, attól függ, hogy mekkora hajtóanyagot kapott a rakéta fedélzetén, és mennyire hatékonyan tudja használni. Csak el kell kapnod őket.
És jelenleg a Bolygóközösség új LightSail 2 űrhajója kipróbálja, mennyire jól fog működni.
A napelemes vitorlák egy olyan ötletes ötlet, amelyre Johannes Kepler elsősorban az 1600-as években gondolt, amikor azt gondolta, hogy a vitorlákat és a hajókat az űrutazáshoz lehetne igazítani. Természetesen még nem értette meg a fizikát.
A részecskefizika és a kvantummechanika nagy felfedezéseivel a 20. század elején a tudósok rájöttek, hogy a fény maga is működhet, mint egy szél, amely vitorlát fúj az űrben.
Noha a fotonoknak nincs tömege, lendületet adhatnak, amikor egy nagyon fényvisszaverő felületről lepattannak - ez egy könnyű vitorla. Nem nagyon, de a tér vákuumában nincs légállóság a vitorla lelassításához. Ha elegendő foton és idő elegendő, a könnyű vitorla hihetetlenül nagy sebességre gyorsulhat fel.
Vegyi rakéta segítségével a megfigyelhető világegyetem teljes tömegét rakétaüzemanyagká alakíthatja, és nem kapna egy kis űrhajót, amely a fénysebesség 0,2% -ánál gyorsabb. De egy könnyű vitorla elméletileg elviszhet a relativista sebességekre, csillagoktól csillagokig haladva az emberi élet során.
Mivel a Korlátlan mennyiségű szabad hajtógáz a Napból származik, és hatalmas sebesség lehetséges, miért nem vannak mindenhol napelemes vitorlák?
Jó kérdés.
Kérdés, hogy a Bolygóközösség már évek óta megszállottja van, és végre elindítottak egy igazi napelemes vitorlát, hogy megpróbálják kitalálni, mennyire jól működnek.
Még 2005-ben megpróbálták elindítani a világ első napelemes vitorláját, a Cosmos 1-t, de egy rakétahiba elpusztította. Aztán visszamentek dolgozni, és kifejlesztették a LightSail 1-et, amelyet 2015-ben indítottak el, és sikeresen kipróbálták napenergia-vitorlásuk űrben történő alkalmazását.
És végül, 2019-ben, a Bolygónki Társaság készen állt arra, hogy megpróbálja valójában az űrhajózásot.
2019. június 25-én egy SpaceX Falcon Heavy felrobbant a floridai Cape Canaveral területéről, és 24 űrhajót szállított az amerikai légierő STP-2 missziója céljából. Ez volt a harmadik alkalom, amikor a Falcon Heavy elindult, és mindannyian azt reméljük, hogy sikeresen leszáll a középső szakaszába. Uh, nem annyira, hogy ez még mindig szerepel a tennivalók listájában. De erről nem a videó szól.
Mindenesetre, a rejtélyes légierő műholdakon kívül a Falcon Heavy a Planetary Society LightSail 2-jét is szállította Prox-1 hordozó űrhajója fedélzetén, amelyet 720 kilométer magasságban bocsátott ki.
Aztán 2019. július 23-án az űrhajó felvette napelemes vitorláját.
Megnyitotta a csuklópántos napelemeit, majd négy, mérőszalagszerű vitorlakeretet felcsavarozott, négy háromszög alakú vitorláját kihúzva, 32 négyzetméteres vitorlaterületet bocsátott ki.
Fontos megjegyezni, hogy ez az űrhajó apró, mindössze 5 kg vagy 11 font súlyú, körülbelül egy kenyér méretű.
Ahogy a Föld körül kering, az űrhajó a vitorláit a napfénybe be- és kikapcsolja, minden egyes periódusban napi néhány száz méterrel emelve a pályáját.
Ez nagyon jól hangzik, sajnos a LightSail 2 nem rendelkezik a fedélzeten lévő vezérlőrendszerekkel, amelyek elég gondosan ellenőrzik a szöget ahhoz, hogy korlátlanul keringési pályán maradjanak.
Miközben napi több száz méterrel megemeli a pályáját a Föld egyik oldalán, nem tudja pontosan megdönteni a vitorlákat, hogy megakadályozza a pályájának leengedését a bolygó másik oldalán. Végül belemerül a Föld légkörébe, és felégik.
De remélhetőleg a Bolygóközösség mérnökei végre megtanulják, mennyire praktikus lehet egy napelemes vitorla az űrkutatáshoz.
Még mindig pályára áll, és fantasztikus képeket küld vissza otthoni bolygónkról.
A Planetary Society LightSail 2 adatainak küldésével, a misszióvezérlőknek az űrben történő vitorlázással való megtanításával, ezek értékes tanulságokat jelentenek a jövőbeli missziók számára, amelyek ezt a technológiát valódi meghajtási módszerként használhatják.
A munkák egyik küldetése a NASA közel-földi aszteroida cserkésze vagy a NEA cserkész. Ez a Cubesat misszió másodlagos hasznos teherként repülhet a NASA Űrindító rendszerének első tesztelésével, a csavarozatlan EM-1 misszióval, amely már 2020 júniusában elindulhatott.
Az Orion kapszulából történő telepítés után a NEA Scout kibontja a LightSail 2 kétszer akkora napelemes vitorláját, majd két évet tölt egy Föld közeli aszteroida felé utazni, hogy közelről tanulmányozza.
Még nem tudjuk a célt, de potenciális rendeltetési hely lehet a Föld közeli tárgy 1991 VG, amelyet 1991-ben fedeztek fel, röviddel azelőtt, hogy áthaladtak a Föld és a Hold közötti távolságon. És aztán 2017. augusztusában jött vissza. Szeretnénk szemmel tartani ezt a sziklát mint potenciális fenyegetést, de a fémek és ásványok kincsleletét is, amely segítheti a Naprendszer jövőbeli felfedezését.
Egy másik küldetés, amely felhasználhatna egy napelemes vitorlát, a japán Oversize Kite-kézműves felfedezéséhez és űrhajósításhoz a Külső Naprendszerben vagy az OKEANOS. Ez a trójai aszteroidák küldetése lenne, amelyek az L4 és L5 Sun-Jupiter Lagrange pontokon találhatók.
Ezek ideális helyek az aszteroidák tanulmányozására, mivel a Jupiter és a Nap gravitációja nagy számot csapdába ejtett egy helyen, és a misszió könnyen kipróbálhat sok különböző aszteroidát.
Az OKEANOS-nak hibrid napelemes vitorla lenne, amelyet napelemek fednének be, és amelyet szintén villamos energiának biztosítana műszereinek és ionmotorjának.
Japán volt az egyik első ország, amely valaha is tesztelt egy napelemes vitorlát, azzal az IKAROS-misszióval, amelyet 2010-ben telepítettek, és végül több száz méter másodperc sebességgel nyerte el a napelemes vitorlát.
Az OKEANOS akár landolóval is jönhet. A Hayabusa2-vel és a Ryugu aszteroidával kapcsolatos tapasztalataiknak köszönhetően a JAXA hatalmas összeget tanult meg az apró aszteroidákból történő leszállás és a minták gyűjtése terén.
Ha minden jól megy, az OKEANOS a 2020-as évek közepén elindít egy H-IIA hordozóautót, több gravitációs segédprogram segítségével a Jupiter felé vezető útra. És ha a misszió valóban sikeres, akkor akár hozhat haza egy trójai aszteroida mintáját.
A NASA még fontolóra veszi egy napelemes vitorla felvételét a Deep Space Lunar Gateway-be. A Deep Space Gateway 2017-es különleges tervezési rendezvényén a kanadai Űrügynökség tagjai bemutatták egy napenergia-vitorla koncepcióját, amelyet hozzá lehet adni az állomáshoz. A Napból származó folyamatos fény folyamatos tolóerőt biztosítana, amelyet az állomás felhasználhat a pályájának meghajtás nélküli fenntartására. Egy kanadai robotkaron tartva - mi más? - Egy 50 négyzetméteres napelemes vitorlával az állomás évi 9 kg hidrazint képes megmenteni, amelyet drága a Földről a Holdra vinni.
Az egyik küldetés, amelyet valószínűleg ismersz, a Breakthrough Starshot koncepció. Ahelyett, hogy a napfényt meghajtóként használná, a Breakthrough Starshot nagy lézerek használatával reméli, hogy az apró műholdak felgyorsítják a csillagközi sebességet.
Ez lehet az első űrhajó, amely valaha küldött otthoni képeket egy másik csillagrendszerből. Egész epizódot készítettünk erről és egy másik nehezebb lézervitorla-küldetésről, a Project Dragonfly-nek.
Sajnos hosszabb időt vesz igénybe az űrügynökségeknek a napelemes vitorlák beépítése küldetéseikbe, mint amennyire reméltem. Érthető, bonyolultak és törékenyek, pontos irányítást igényelnek. Érthető, hogy a missziótervezők kipróbált és valódi kémiai rakétákat vagy hatékony ionmotorokat használnak az űrhajóik meghajtására a Naprendszerben.
De mivel egyre több napelemes vitorlát indítanak és tesztelnek, a mérnökök magabiztosabbak lesznek a küldetés részeként való felhasználásuk legjobb módjain. El tudom képzelni egy jövőt, amikor szinte minden küldetésnek van tartalék napelemes vitorla a fedélzeten, csak arra az esetre, ha valami baj történik a fő motorral.
Mindig lenyűgözött a napelemes vitorlázás lehetősége, és figyeltem az egyes felfedezéseket, és izgalommal léptem előre. Nagyon örülök, hogy a Bolygó Társaság ilyen messzire eljutott a tesztjeikkel. A teljes küldetést 7 millió dollárért teljesítették, amelyet a Bolygóközösség tagjai, a magánszemélyek és a Kickstart kampány finanszíroztak. Ha támogatni kívánja ezt és a jövőbeli missziókat a Naprendszer felfedezéséhez, látogasson el a planetary.org oldalra, hogy többet megtudjon.
