Gdje možete putovati u svemir ovisi o tome koliko pogonskog goriva imate u svom raketu i koliko učinkovito ga možete koristiti. Samo ih trebate uhvatiti.
I upravo sada nova svemirska letjelica planetarnog društva LightSail 2 testira koliko će dobro raditi.
Solarna jedra genijalna je ideja koju je Johannes Kepler prvi zamislio još u 1600-ima, jer je zamišljao da jedra i brodovi mogu biti prilagođeni svemirskim putovanjima. Naravno, još nije u potpunosti razumio uključenu fiziku.
Ali s većim otkrićima u fizici čestica i kvantnoj mehanici u ranom 20. stoljeću, znanstvenici su shvatili da sama svjetlost može djelovati poput vjetra koji puše jedro u svemiru.
Iako fotoni nemaju masu, mogu dati zamah kad odskoče sa vrlo reflektirajuće površine - ovo je svjetlosno jedro. To nije puno, ali u vakuumu prostora, nema otpora zraka da uspori jedro. Uz dovoljno fotona i dovoljno vremena, lagano jedro može ubrzati do nevjerojatno velike brzine.
Pomoću kemijske rakete mogli biste pretvoriti cjelokupnu masu promatranog Svemira u raketno gorivo i ne biste dobili mali svemirski brod koji ide brže od 0,2% brzine svjetlosti. Ali lagano jedro teoretski vas može odvesti do relativističkih brzina, putujući od zvijezde do zvijezde u ljudskom životu.
Budući da neograničeno slobodno gorivo dolazi sa Sunca i velike su brzine moguće, zašto nigdje nema sunčevih jedra?
Dobro pitanje.
To je pitanje o kojem Planetarno društvo opsesivno već godinama, i konačno su pokrenuli pravo solarno jedro kako bi pokušali shvatiti koliko dobro zapravo rade.
Još 2005. pokušali su lansirati prvo solarno jedro na svijetu, Cosmos 1, ali raketni neuspjeh uništio ga je. Zatim su se vratili na posao, razvijajući LightSail 1, koji je lansiran 2015. godine i uspješno je testirao njihovo solarno jedrenje u svemiru.
I konačno, planetarno društvo je u 2019. bilo spremno zapravo pokušati ploviti u svemiru.
25. lipnja 2019. godine, SpaceX Falcon Heavy poletio je s fronta Cape Canaveral s Floride, noseći 24 svemirska broda za misiju STP-2 američkog ratnog zrakoplovstva. Ovo je treći put da je Falcon Heavy lansirao, a svi smo se nadali da će uspješno pripasti svojoj srednjoj pozornici. Uh, ne toliko, to je još uvijek na popisu obaveza. Ali, o tome se ne radi.
U svakom slučaju, pored misterioznih satelita Ratnog zrakoplovstva, Falcon Heavy je na brodu svog nosača Prox-1 nosio planetarno društvo LightSail 2, koje je pustilo na nadmorskoj visini od 720 kilometara.
Tada je 23. srpnja 2019. svemirska letjelica rasporedila svoje solarno jedro.
Otvorio je zglobne solarne nizove, a zatim odmotao četiri trake jedrilice nalik traci, izvukao svoja 4 trokutasta jedra, raspoređujući 32 četvorna metra površine jedra.
Važno je napomenuti da je svemirska letjelica mala, težine od samo 5 kg ili 11 kilograma, veličine vekne hljeba.
Dok se kreće oko Zemlje, svemirska letjelica ljulja svoja jedra prema sunčevoj svjetlosti i van, pri čemu svako razdoblje podiže svoju orbitu za nekoliko stotina metara dnevno.
Zvuči sjajno, nažalost, LightSail 2 nema upravljačke sustave na brodu da pažljivo kontroliraju njegov kut da ostane u orbiti neograničeno.
Dok podiže svoju orbitu s jedne strane Zemlje za nekoliko stotina metara dnevno, ne može naginjati jedra dovoljno precizno da spriječi spuštanje svoje orbite s druge strane planeta. Na kraju će uroniti u Zemljinu atmosferu i izgorjeti.
No nadamo se da će inženjeri iz Planetarnog društva napokon naučiti koliko praktično solarno jedro može biti za istraživanje svemira.
Još je u orbiti i šalje strašne slike našeg matičnog planeta.
S obzirom da LightSail 2 planetarnog društva šalje kućne podatke, podučavajući kontrolere misija da plove svemirom, ovo će biti korisne lekcije za buduće misije koje bi mogle koristiti ovu tehnologiju kao stvarnu metodu pokretanja.
Jedna misija u radovima je NASA-in izviđač iz blizine Zemlje ili izviđač NEA. Ova Cubesatova misija mogla bi letjeti kao sekundarna korisna nosivost s prvim testom NASA-inog svemirskog lansiranja, nerazvrstanom misijom EM-1, koji bi mogao krenuti već u lipnju 2020. godine.
Nakon raspoređivanja iz Orionske kapsule, NEA Scout bi otkrio svoja solarna jedra, dvostruko veća od LightSail 2, a zatim bi proveo dvije godine putujući u gotovo zemaljski asteroid kako bi ga izbliza proučio.
Još ne znamo cilj, ali potencijalno odredište mogao bi biti oko zemaljskog objekta 1991 VG, koji je otkriven 1991. malo prije nego što je prešao udaljenost od Zemlje do Mjeseca. A onda se vratio u kolovozu 2017. Željeli bismo pratiti tu stijenu kao potencijalnu prijetnju, ali i riznicu metala i minerala koji bi mogli pomoći podržati buduće istraživanje Sunčevog sustava.
Druga misija koja bi mogla koristiti solarno jedro je japanska letjelica ogromnog broda za istraživanje i astronautiku u vanjskom Sunčevom sustavu ili OKEANOS. Ovo bi bila misija za trojanske asteroide koji su locirani na točki L4 i L5 Sunce-Jupiter Lagrange.
Ovo su idealno mjesto za proučavanje asteroida jer su Jupiter i gravitacija Sunca na jednom mjestu zarobili velik broj, a misija može lako uzorkovati mnogo različitih asteroida.
OKEANOS bi imao hibridno solarno jedro, prekriveno solarnim pločama koje bi također koristio za napajanje električnom energijom za svoje instrumente i ionski motor.
Japan je bio jedna od prvih zemalja koja je ikad testirala solarno jedro, s njihovom misijom IKAROS, koja je postavljena 2010. godine, i na kraju je stekla stotine metara u sekundi koristeći solarno jedro.
OKEANOS možda dolazi čak i sa zemljom. Zahvaljujući njihovom iskustvu s Hayabusa2 i asteroidom Ryugu, JAXA je naučila ogromnu količinu o slijetanju i skupljanju uzoraka iz sitnih asteroida.
Ako sve pođe dobro, OKEANOS će se sredinom 2020. godine lansirati na H-IIA lansirno vozilo, koristeći nekoliko gravitacijskih asistencija kako bi otputovao na Jupiter. A ako je misija doista uspješna, možda bi mogla donijeti i uzorak trojanskog asteroida kući.
NASA čak razmišlja o dodavanju solarnog jedra u Lunarni prolaz dubokog svemira. Na posebnom događaju planiranja za Deep Space Gateway 2017. godine, članovi kanadske svemirske agencije predstavili su koncept solarnog jedra koji se može dodati stanici. Svjetlo koje je trajalo od Sunca pružalo bi stalan potisak koji bi stanica mogla koristiti za održavanje svoje orbite bez pogonskog stanja. Ako se drži na kanadskoj robotskoj ruci - što drugo - solarno jedro veličine 50 četvornih metara moglo bi godišnje uštedjeti 9 kilograma hidrazina, što je skupo nositi sa Zemlje na Mjesec.
Vjerojatno vam je poznata jedna misija Breakthrough Starshot. Umjesto da koristi svjetlost od Sunca kao pogon, Breakthrough Starshot nada se upotrebi moćnih lasera koji će ubrzati sićušne satelite do međuzvjezdanih brzina.
To bi mogle biti prve svemirske letjelice koje su ikada slale kućne slike iz drugog zvjezdanog sustava. Napravili smo čitavu epizodu na ovoj i još jednoj teškoj misiji laserskog jedrenja pod nazivom Project Dragonfly.
Nažalost, potrebno je duže vremena svemirskim agencijama da u svoje misije ugrade solarna jedra nego što bih se nadao. Razumljivo je, komplicirani su i krhki i zahtijevaju preciznu orijentaciju. Ima smisla da bi planeri misija koristili isprobane kemijske rakete ili učinkovite ionske motore za pokretanje svojih svemirskih letjelica kroz Sunčev sustav.
No kako se sve više i više solarnih jedra pokreće i testira, inženjeri će postati sigurniji u najbolje načine kako ih koristiti u sklopu misije. Mogu zamisliti budućnost kada gotovo svaka misija ima rezervno solarno jedro na brodu, samo u slučaju da nešto pogriješi s glavnim motorom.
Oduvijek su me fascinirale mogućnosti solarne plovidbe, i s oduševljenjem sam gledao svako otkriće i korak naprijed. Stvarno mi je drago da je Planetarno društvo ovo dosad uspjelo svojim testovima. Čitavu misiju odradili su za 7 milijuna dolara, financirali su je članovi Planetarnog društva, privatni građani i Kickstart kampanja. Ako želite podržati ovu i buduće misije za pomoć Sunčevom sustavu, idite na planetar.org da biste saznali više.
