„LightSail 2“ prieš penkis mėnesius išskleidė saulės burę ir vis dar skrieja aplink Žemę. Tai sėkmingai demonstruoja saulės burinių erdvėlaivių galimybes. Dabar „Planetary Society“ „LightSail 2“ komanda išleido dokumentą, kuriame aprašomi jų iki šiol vykusios misijos rezultatai.
Saulės burės koncepcija jau kurį laiką egzistuoja iki pat Johaneso Keplerio. 1607 m. Halley kometa praėjo pro galvą, ir Kepleris pastebėjo, kaip kometa uodega teka nuo saulės. Jis teisingai manė, kad paaiškėja, kad saulės šviesa buvo atsakinga. Laiške „Galileo“, kuris yra garsus astronomijos sluoksniuose, Kepleris sakė: „Pateikite laivus ar burės, pritaikytus dangaus vėjeliams, ir bus tokių, kurie drąsins net tą tuštumą“. Gana kietas.
Žinoma, Kepleris negalėjo žinoti, koks jis teisus. Tačiau dabar, The Planetary Society ir kitų dėka, mes tai darome.
Planetų draugija yra saulės buriavimo srities pradininkė. „LightSail 2“ iš tikrųjų yra jų trečiasis saulės burių kosminis laivas, einantis „LightSail 1“ pėdomis, ir jų pradinis pirmtakas „Cosmos 1“, kuris nepasiekė orbitos, kai nepavyko paleisti raketą. Trečiasis saulės burių erdvėlaivis, vadinamas „LightSail 3“, pasieks Saulės ir Žemės liravimo tašką L1, jei viskas bus gerai.
Kaip vienas iš pirmųjų kosminių laivų, naudojančių saulės burę, „LightSail 2“ moko mums vertingų pamokų apie saulės buriavimo galimybes ir apribojimus. Sausio 10 d. Planetų draugija išleido dokumentą, kuriame aprašytos kai kurios iš tų pamokų. Straipsnio pavadinimas yra „LightSail 2 Solar Sail“ erdvėlaivio orbita ir požiūris “.
„LightSail 2“ lėtai imasi tempti ir artėja prie Žemės. Kai jis buvo dislokuotas, orbitalinis modeliavimas numatė, kad jis nukris į Žemę maždaug po vienerių metų nuo jo burių išskleidimo. Tačiau erdvėlaivis yra aukšto Žemės orbita maždaug 720 km (447 mylių) atstumu, daug aukščiau nei kiti palydovai ir erdvėlaiviai, tokie kaip Tarptautinė kosminė stotis, kuri skrieja maždaug 400 km (249 mylių) atstumu.
Duomenų apie atmosferos tankį tame aukštyje ir apie orbitos skilimą yra palyginti nedaug, todėl vienų metų prognozė nebuvo tiksli. Tačiau „LightSail 2“ dėka mes dabar žinome, kad atmosferos pasipriešinimas tame aukštyje yra pakankamai stiprus, kad „LightSail 2“ būtų patrauktas Žemės link. Viena iš priežasčių, kodėl tai yra erdvėlaivis, ne visada yra buriavimas saulės spinduliais.
Per kiekvieną 100 minučių orbitą „LightSail 2“ praleidžia tik apie 28 minutes saulės fotonų fiksavimui ir tai yra vienintelis laikas, kai jis gali pakeisti savo trajektoriją. Likęs laikas praleidžiamas užtemimo metu, judant tiesiai Saulės link arba koreguojant jos orientaciją. To 28 minučių tikrojo buriavimo laiko nepakanka, kad būtų galima visiškai neutralizuoti atmosferos pasipriešinimą.
Tai tik vienas iš dalykų, kuriuos Planetų Visuomenė išmoko iš savo projekto „LightSail 2“. Tačiau tose orbitose yra ir kitų kintamųjų.
Komanda palygino „LightSail 2“ pasirodymą, kai buvo orientuota atsitiktinai, palyginti su tuo, kada ji buvo orientuota į buriavimą saulėje. Jie nustatė, kad, kai erdvėlaivis buvo orientuotas atsitiktinai, pusiau pagrindinė jo orbitos ašis sumažėjo 34,5 metro per dieną. Kai buvo aktyviai orientuojamasi, ta pati priemonė susitraukė tik 19,9 metro per dieną. Bet jo orbita yra labai įvairi, o kartais mažyčio erdvėlaivio orbita padidėjo 7,5 metro per dieną.
Vaizdo įraše rodoma viena „LightSail 2“ orbita. Atkreipkite dėmesį į raudonos ir mėlynos spalvos linijas, išdėstytas ant erdvėlaivio. Raudona linija rodo Saulės kryptį, o mėlyna linija - vietinio magnetinio lauko kryptį. Artėjant prie Saulės, erdvėlaivis plunksnuoja savo burėmis, o kai jis aktyviai plaukioja, jis pasuka savo burės, kad sugautų Saulės fotonus. Saulės iki -z kampas keičiasi nuo maždaug 90 laipsnių iki maždaug 0 laipsnių.
Apskritai, buriavimas saulės spinduliais negali įveikti atmosferos pasipriešinimo, tačiau štai šie erdvėlaiviai tikrai nėra skirti. Jų potencialas slypi tarpplanetinėse kelionėse, kuriose nėra atmosferos ir planetų užtemimo padarinių. NASA erdvėlaivis NEA Scout (netoli Žemės asteroidų skautas) praleis dvejus metus pagal saulės burės varomąją jėgą, kad pasiektų asteroidą, nors jis gaus pradinį varymo postūmį iš šaltų dujų sraigtų.
„LightSail 2“ apogėjus ir perigejas per penkis mėnesius nuo jo dislokavimo važiavo dviračiu aukštyn ir žemyn. Iškart po dislokacijos erdvėlaivis iškėlė savo apogėjų, todėl tai buvo pirmasis kosminis laivas, turintis saulės burę. Tuo pačiu metu perigee sumažėjo. Spalio pabaigoje tendencija pasikeitė, o gruodžio mėn.
Yra keletas priežasčių, kodėl orbita eina per šiuos ciklus. Pirma, Žemė yra rutulio formos rutulys, o ne rutulys. Tai reiškia, kad jo skersmuo ties pusiauju yra apie 42 km (26 mylių) didesnis nei ties poliais. Dėl to erdvėlaivis patiria precesiją ar banguotumą.
Antroji „LightSail 2“ apogėjų / periferijos ciklų priežastis yra Žemės kelias aplink Saulę. Šis judesys keičia kampą tarp saulės ir erdvėlaivio apogėjaus bei perigelio padėties.
„LightSail 2“ yra puikus demonstracinis erdvėlaivis, tačiau jis turi trūkumų. Vienas iš jų yra jo vieno impulso ratas. Erdvėlaivis naudojasi tuo ratu, kad orientuotųsi lygiagrečiai arba statmenai Saulės spinduliams, atsižvelgiant į tai, ar jo plunksnos plaukioja, ar aktyviai plaukioja. Iš pradžių žemės įgulos nariai tai darydavo rankiniu būdu, o tai nebuvo efektyvu. Dabar jie automatizavo procesą ir dėl to erdvėlaivis veikia geriau.
Tačiau viso to metu komanda išmoko vieną iš jų vertingų pamokų. Dažni burių orientacijos pokyčiai suteikia didelę impulsą erdvėlaiviui. Vienas pagrindinių techninių iššūkių yra valdyti tą impulsą.
Kita pamoka susijusi su saulės energija. Saulės burės yra skirtos tik saulės buriavimui. „LightSail 2“ turi keletą labai mažų saulės baterijų, kurios patenkina nedidelį erdvėlaivio energijos poreikį.
Pradiniame jo dizaine reikėjo mažų saulės baterijų abiejose plaukiojančios priemonės pusėse, tačiau vienos pusės plokštės buvo pašalintos, kad jose būtų specialūs veidrodžiai, reikalingi lazerio nuotoliui nustatyti tiksliam atstumui nuo Žemės. Bet dabar, kai saulės energija yra tik vienoje pusėje, kartais tos plokštės yra šešėlių burės. Tai lemia užtemimus. Komanda sugebėjo tam tikru laipsniu išsispręsti, valdydama erdvėlaivio energijos vartojimą ir jo požiūrio bei kontrolės režimą. Bet tai gera pamoka būsimiems kosminiams laivams, naudojamiems saulės burėmis.
„LightSail 2“ komanda prie erdvėlaivio taip pat pridėjo dar vieną režimą, kurį jie vadina saulės nukreipimo režimu.
Režimas, nukreiptas į saulę, leis išlaikyti erdvėlaivio saulės burę priešais Saulę per visą jos orbitą. Tai apribos erdvėlaivio perorientavimą, kad sumažėtų dažnas orientacijos pasikeitimas, sukeliantis erdvėlaiviui probleminį impulsą prie impulsų rato. Tai taip pat padeda įkraunant saulės baterijas akumuliatorius, nors tai nesumažins orbitos irimo.
Naujasis režimas taip pat padės užtikrinti erdvėlaivio nukreipimo tikslumą ir suteiks jam nuoseklesnį pradinį nusistatymą įjungiant / išjungiant traukos manevrus.
Planetų draugija ketina atidžiai stebėti erdvėlaivio orbitos irimą, kad pamatytų, kokį poveikį turi pačios burės. Tai daugiausia skirta kitoms komandoms, tiriančioms, kaip buksyravimo burės gali būti naudojamos kryptingai nukreipti erdvėlaivį į orbitą.
Jie ir toliau fotografuos. Pagrindinė nuotraukų priežastis yra burių būklės stebėjimas, tačiau jie taip pat yra malonūs akių saldainiai.
Daugiau apie „LightSail 2“ galite sužinoti „Planetos“ draugijos svetainėje. Jie yra ne pelno siekianti visuomenė, todėl galite prisijungti, jei norėtumėte dalyvauti jų misijoje. Tai puikus būdas piliečiams prisidėti.
Daugiau:
- Pranešimas spaudai: Štai ką mes iki šiol sužinojome iš „LightSail 2“
- Visa ataskaita: „LightSail 2 Solar Sail“ erdvėlaivio orbita ir požiūris
- Planetų draugija: „LightSail“ istorija, 1 dalis
