LightSail 2 otkrio je solarno jedro prije pet mjeseci, a još uvijek je u orbiti oko Zemlje. To je uspješna demonstracija potencijala svemirskog broda solarnog jedra. Sada je tim LightSail 2 iz Planetarnog društva objavio članak u kojem je iznio svoje nalaze iz dosadašnje misije.
Koncept solarnog jedra već je neko vrijeme prisutan, sve do Johannesa Keplera. Povratak 1607. Halleyev je komet prošao iznad glave, a Kepler je primijetio kako rep komete struji dalje od Sunca. Mislio je, kako se ispravno ispada, da je odgovorna sunčeva svjetlost. U pismu Galileu koji je poznat u astronomskim krugovima, Kepler je rekao: "Omogućite brodove ili jedra prilagođena nebeskim povjetarcima i naći će se neki koji će odvažiti čak i tu prazninu." Baš super.
Naravno da Kepler nije mogao znati koliko je u pravu. Ali sada zahvaljujući Planetarnom društvu i drugima.
Planetarno društvo je pionir na polju solarne plovidbe. LightSail 2 je njihova treća svemirska jedra, slijedeći korake LightSail 1 i njihov prvobitni prethodnik Cosmos 1, koji nije stigao u orbitu kada njegova lansirna raketa nije uspjela. Treća svemirska jedra svemirska letjelica, nazvana LightSail 3, dospjet će do točke osvjetljenja L1-Zemlja L1 ako sve bude dobro.
Kao jedan od prvih svemirskih brodova, jedrilica LightSail 2 uči nam vrijedne lekcije o potencijalu i ograničenjima solarnog jedrenja. 10. siječnja planetarno društvo objavilo je članak u kojem je iznijelo neke od tih lekcija. Rad je naslovljen "Učinkovitost u orbiti i stavu svemirske letjelice LightSail 2".
LightSail 2 polako se povlači i približava se Zemlji. Kad je bio raspoređen, orbitalno modeliranje predviđalo je da će pasti na Zemlju otprilike godinu dana nakon raspoređivanja jedra. Ali svemirska letjelica je u orbiti velike Zemlje na oko 720 km (447 milja,) mnogo više od ostalih satelita i svemirske letjelice poput Međunarodne svemirske stanice, koja orbitira na 400 km (249 milja.)
Postoji relativno malo podataka o atmosferskoj gustoći na toj visini i o rezultirajućem padu orbite, tako da jednogodišnje predviđanje nije bilo precizno. Ali zahvaljujući LightSail 2, sada znamo da je atmosfersko povlačenje na toj visini dovoljno snažno da povuče LightSail 2 prema Zemlji. Jedan od razloga za to je što svemirska letjelica nije uvijek solarna plovidba.
Tijekom svake 100-minutne orbite LightSail 2 provodi samo oko 28 minuta snimajući solarne fotone i to je jedini put da može promijeniti svoju putanju. Ostalo vrijeme provodi bilo u pomračenju, krećući se izravno prema Suncu ili prilagođavajući njegovu orijentaciju. Ni 28 minuta stvarnog vremena plovidbe nije dovoljno za potpuno suzbijanje atmosferskog vučenja.
To je samo jedna stvar koju je Planetarno društvo naučilo iz svog projekta LightSail 2. No, unutar tih orbita postoje i druge varijable.
Tim je usporedio performanse LightSaila 2 kada je bio nasumično orijentiran naspram kada je bio aktivno orijentiran na solarno jedrenje. Otkrili su da se, kada je svemirska letjelica bila nasumično orijentirana, polu-glavna os njegove orbite smanjivala za 34,5 metara dnevno. Kad se aktivno orijentirala, ista se mjera smanjivala za samo 19,9 metara dnevno. Ali u orbiti je mnogo varijacija, pa je ponekad sićušna svemirska letjelica povećavala svoju orbitu za 7,5 metara dnevno.
Video prikazuje jednu pojedinačnu orbitu za LightSail 2. Primijetite crvene i plave linije nadsvođene na svemirskom brodu. Crvena linija pokazuje smjer Sunca, a plava linija smjer lokalnog magnetskog polja. Kad se približava Suncu, svemirska letjelica pere svoja jedra, a kad aktivno plovi, ona okreće svoja jedra kako bi ulovila Sunčeve fotone. Kut Sunca do -z mijenja se od otprilike 90 stupnjeva do otprilike 0 stupnjeva.
Općenito govoreći, solarna plovidba ne može prevladati atmosfersko povlačenje, ali to nije ono za što su ove svemirske letjelice stvarno dizajnirane. Njihov potencijal leži u međuplanetarnom putovanju, bez atmosfere i planetarnih pomračenja. NASA-in izviđač NEA (izviđač iz blizine Zemlje Asteroid) provest će dvije godine pod pogonom solarnog jedra kako bi stigao do asteroida, iako će dobiti početno pojačanje pogona hladnim plinskim potisnicima.
Apogej i perigej LightSail 2 biciklirali su gore i dolje tijekom pet mjeseci od kada su postavljeni. Odmah nakon raspoređivanja, svemirska letjelica podigla je svoj apogej, čineći to prvi svemirski brod koji je to učinio. Istodobno se perigej smanjio. Krajem listopada, preokret trenda doživio je preokret, a preokret u prosincu.
Postoji nekoliko razloga zbog kojih orbita prolazi kroz ove cikluse. Prvo, Zemlja je oblatni sferoid, a ne sfera. To znači da mu je promjer na ekvatoru za oko 42 km veći nego na polovima. Zbog toga svemirski brod doživljava precesiju ili hirovitost.
Drugi razlog ciklusa apogeja / perigeja LightSail 2 je put Zemlje oko Sunca. To kretanje mijenja kut između Sunca i položaja apogeja i perigeja svemirske letjelice.
LightSail 2 je sjajna demonstracijska svemirska letjelica, ali ima ograničenja. Jedna od njih je i kotač s jednim zamahom. Svemirski brod koristi to kolo kako bi se usmjerio bilo paralelno ili okomito na Sunčeve zrake, ovisno o tome je li pero pero ili aktivno jedri. U početku su zemaljske posade to radile ručno, što nije bilo učinkovito. Sada su proces automatizirali, a svemirska letjelica postiže bolje rezultate.
No tijekom tog procesa, tim je naučio jednu od svojih vrijednih lekcija. Česte promjene orijentacije jedra daju značajni zamah svemirskom brodu. Jedan od ključnih tehničkih izazova je upravljanje tim zamahom.
Još jedna lekcija uključuje solarnu energiju. Solarna jedra su isključivo za solarno jedrenje. LightSail 2 ima vrlo male solarne ploče koje osiguravaju male potrebe svemirske letjelice.
Njegov prvobitni dizajn zahtijevao je male solarne ploče s obje strane plovila, ali ploče s jedne strane uklonjene su za smještaj posebnih zrcala potrebnih za lasersko otkrivanje njegova tačnog udaljenosti od Zemlje. Ali sada, kada je solarna energija samo na jednoj strani, ponekad su te ploče zasjenjene jedrima. To dovodi do zamjene. Tim je bio u mogućnosti do neke mjere oko toga upravljajući upotrebom energije svemirske letjelice i njezinim načinom upravljanja stavom. Ali to je dobra lekcija za buduće svemirske letjelice.
Tim LightSail 2 dodao je još jedan način svemirskoj letjelici koji zovu način rada usmjeren prema Suncu.
Način usmjeravanja prema Suncu održat će solarno jedro svemirske letjelice okrenuto prema Suncu tijekom cijele orbite. To će ograničiti preusmjeravanje svemirskog broda kako bi se smanjio učinak čestih promjena orijentacije, koje pomoću kotača zamaha daju svemirski brod problematičnim. Pomaže i pri punjenju baterije solarnim ćelijama, iako to neće smanjiti orbitalno propadanje.
Novi način rada također će pomoći u točnosti pokazivača svemirske letjelice i dat će mu konzistentniji početni stav za uključivanje / isključivanje manevara potiska.
Planetarno društvo namjerava pomno nadgledati orbitalno propadanje svemirske letjelice kako bi vidjeli kakav učinak imaju jedra sama jedra. To se uvelike odnosi na ostale timove koji proučavaju kako se povučena jedra mogu namjerno izbaciti iz orbite svemirskih letjelica.
Oni će i nastaviti slikati. Primarni razlog za slike je nadziranje stanja jedra, ali i oni su lijepi slatkiši za oči.
Više o LightSail 2 možete saznati na web mjestu Društva planetarnih društava. Oni su neprofitno društvo, pa se možete pridružiti ako želite biti dio njihove misije. To je sjajan način da građani daju svoj doprinos.
Više:
- Priopćenje za javnost: Evo što smo do sada naučili od LightSaila 2
- Potpuno izvješće: Učinkovitost u orbiti i stavu svemirske letjelice LightSail 2
- Planetarno društvo: priča o laganom jedru, 1. dio
