Missä voit matkustaa avaruudessa, riippuu siitä, kuinka paljon ponneaineita olet saanut rakettisi ja kuinka tehokkaasti voit käyttää sitä. Sinun täytyy vain saada ne kiinni.
Ja juuri nyt Planetary Society: n uusi LightSail 2 -aluksen alus testaa kuinka hyvin se toimii.
Aurinkopurjet ovat nerokas idea, jonka Johannes Kepler ajatteli ensin jo 1600-luvulla, kun hän kuvitteli purjeiden ja alusten mukauttavan avaruusmatkoihin. Tietysti hän ei vielä ymmärtänyt asiaan liittyvää fysiikkaa.
Mutta hiukkasfysiikan ja kvanttimekaniikan merkittävien löytöjen myötä 1900-luvun alussa tutkijat huomasivat, että valo itsessään voi toimia kuin tuuli, joka puhaltaa purjeen avaruudessa.
Vaikka fotoneilla ei ole massaa, ne voivat antaa vauhtia, kun he poistuvat voimakkaasti heijastavasta pinnasta - tämä on kevyt purje. Se ei ole kovin paljon, mutta avaruuden tyhjiössä ei ole ilmakestävyyttä hidastaa purjea. Tarpeeksi fotoneja ja tarpeeksi aikaa kevyt purje voi kiihtyä uskomattoman suurille nopeuksille.
Kemiallista rakettia käyttämällä voit muuntaa koko havaittavan maailmankaikkeuden massan rakettipolttoaineeksi, etkä saa pientä avaruusalusta, joka kulkee yli 0,2% valon nopeudesta. Mutta kevyt purje voi teoriassa viedä sinut relativistisiin nopeuksiin matkustaen tähdistä tähtiin ihmisen elinaikana.
Koska rajoittamaton vapaa polttoaine on peräisin auringosta ja valtavat nopeudet ovat mahdollisia, miksi aurinkopurjeita ei ole kaikkialla?
Hyvä kysymys.
Kysymys on siitä, että Planeettayhdistys on pakkomielle jo vuosien ajan, ja he ovat vihdoin käynnistäneet todellisen aurinkopurjeen yrittääkseen selvittää, kuinka hyvin ne todella toimivat.
Vuonna 2005 he yrittivät käynnistää maailman ensimmäisen aurinkopurjeen, Cosmos 1, mutta rakettivika tuhosi sen. Sitten he palasivat töihin kehittämällä vuonna 2015 lanseerattua LightSail 1: tä, joka testasi menestyksekkäästi aurinkopurjeensa avaruudessa.
Ja lopuksi, vuonna 2019 Planetary Society oli valmis kokeilemaan purjehdusta avaruudessa.
25. kesäkuuta 2019 SpaceX Falcon Heavy räjähti Floridan Cape Canaveralista kantaen 24 avaruusalusta Yhdysvaltain ilmavoimien STP-2-operaatioon. Tämä oli kolmas kerta, kun Falcon Heavy käynnisti, ja toivoimme kaikkien laskeutuvan onnistuneesti keskivaiheelleen. Ei, niin paljon, se on edelleen tehtäväluettelossa. Mutta tästä videosta ei ole kyse.
Joka tapauksessa salaperäisten ilmavoimien satelliittien lisäksi Falcon Heavy kantoi Planetary Society: n LightSail 2 -laitetta Prox-1-kantorakettialuksellaan, jonka se vapautti 720 kilometrin korkeudessa.
Sitten, 23. heinäkuuta 2019, avaruusalus lähetti aurinkopurjeensa.
Se avasi saranoidut aurinkopaneelinsa ja avasi sitten neljä, mittanauhamaista purjepuomia, kelaamalla 4 kolmiomaista purjeensa käyttöön 32 neliömetriä purjealuetta.
On tärkeää huomata, että tämä avaruusalus on pieni, vain 5 kg tai 11 kiloa painoinen, noin leipäleivän kokoinen.
Avaruusaluksen kiertäessä maapallon ympäri, se kääntää purjeet auringonvaloon ja pois siitä, nostaen jokaisen jakson kiertoradallaan muutama sata metriä päivässä.
Tämä kuulostaa hyvältä, valitettavasti LightSail 2: lla ei ole hallussaan ohjausjärjestelmiä aluksella hallitakseen kulmaansa niin huolellisesti, että se pysyy kiertoradalla toistaiseksi.
Vaikka se nostaa kiertoradaltaanan maapallon yhdellä puolella useita satoja metrejä päivässä, se ei voi kallistaa purjeita tarpeeksi tarkasti estääkseen kiertoradansa laskemisen planeetan toiselle puolelle. Lopulta se upottaa maan ilmakehään ja palaa.
Mutta toivottavasti Planetary Society -yhtiön insinöörit ovat vihdoin oppineet, kuinka käytännöllinen aurinkopurje voi olla avaruuden tutkimiseen.
Se on edelleen kiertoradalla ja lähettää mahtavia kuvia kotiplaneettamme.
Kun Planeettayhdistyksen LightSail 2 lähettää kotitietoja ja opettaa operaation ohjaimia purjehtimaan avaruudessa, nämä ovat arvokkaita opetuksia tuleville virkamatkoille, jotka saattavat käyttää tätä tekniikkaa todellisena työntömenetelmänä.
Yksi teosten tehtävä on NASA: n maanläheinen asteroidi Scout tai NEA Scout. Tämä Cubesat-operaatio voisi lentää toissijaisena hyötykuormana NASA: n avaruuteen laukaisujärjestelmän ensimmäisessä testissä, ruuvaamattomassa EM-1-operaatiossa, joka voisi aloittaa jo kesäkuussa 2020.
Asennuksen jälkeen Orion-kapselista NEA Scout avasi aurinkopurunsa, kaksinkertaisesti LightSail 2: n kokoiseksi, ja viettää sitten kaksi vuotta matkalla maanläheiseen asteroidiin tutkiakseen sitä läheltä.
Emme vielä tiedä kohdetta, mutta mahdollinen kohde voi olla lähellä maata oleva esine 1991 VG, joka löydettiin vuonna 1991 vähän ennen sen kulkemista etäisyydeltä Maasta Kuuhun. Ja sitten se tuli takaisin elokuussa 2017. Haluamme seurata tuota kallioita mahdollisena uhkana, mutta myös metallien ja mineraalien aarrearkkua, joka voisi auttaa tukemaan aurinkokunnan tulevaa etsintää.
Toinen tehtävä, joka voisi käyttää aurinkopurjea, on Japanin Oversize Kite -alusta ulkoisen aurinkokunnan tutkimiseen ja astronautiikkaan tai OKEANOS. Tämä olisi tehtävä troijalaisille asteroideille, jotka sijaitsevat L4 ja L5 Sun-Jupiter Lagrange -pisteissä.
Nämä ovat ihanteellisia paikkoja asteroidien tutkimiseen, koska Jupiter ja Auringon painovoima ovat loukanneet suuren määrän yhdessä paikassa, ja tehtävä voi helposti näytteillä monia erilaisia asteroideja.
OKEANOS: lla olisi hybridi aurinkopurje, peitetty aurinkopaneeleilla, joita se käyttäisi myös sähkön toimittamiseen instrumentteilleen ja ionimoottorilleen.
Japani oli yksi ensimmäisistä maista, joka koskaan testasi aurinkopurjeen. Vuonna 2010 käyttöön otetulla IKAROS-operaatiollaan lopulta saavutettiin satoja metrejä sekunnissa nopeutta aurinkopurjeen avulla.
OKEANOS saattaa jopa tulla mukana. Heidän kokemuksensa Hayabusa2 ja asteroidi Ryugu ansiosta JAXA on oppinut valtavan määrän pienten asteroidien laskeutumisesta ja näytteiden keräämisestä.
Jos kaikki menee hyvin, OKEANOS käynnistää H-IIA-kantoraketin 2020-luvun puolivälissä useiden painovoima-avusteiden avulla Jupiteriin. Ja jos tehtävä on todella onnistunut, se saattaa jopa tuoda näytteen Troijan asteroidista takaisin kotiin.
NASA harkitsee jopa aurinkopurjeen lisäämistä Deep Space Lunar Gatewaylle. Kanadan avaruusjärjestön jäsenet esittelivät Deep Space Gateway -tapahtuman erityisellä suunnittelutapahtumalla vuonna 2017 konseptin aurinkopurjeesta, joka voitaisiin lisätä asemalle. Auringosta jatkuva valo antaa jatkuvan työntövoiman, jota asema voi käyttää pitämään kiertoradallaan ilman työntövoimaa. Kanadalaisen robottivarren päällä - mitä muuta - 50 neliömetrin aurinkopurje voisi säästää asemalle 9 kg hydratsiinia vuodessa, mikä on kallista kuljettaa maasta kuun.
Yksi tehtävä, jonka todennäköisesti tunnet, on Breakthrough Starshot -konsepti. Sen sijaan, että käyttäisi auringon valoa propulsiona, Breakthrough Starshot toivoo käyttävänsä tehokkaita lasereita, jotka kiihdyttävät pieniä satelliitteja tähtienväliseen nopeuteen.
Nämä voivat olla ensimmäinen avaruusalus, joka on koskaan lähettänyt kotikuvia toisesta tähtijärjestelmästä. Olemme tehneet kokonaisen jakson tästä ja toisesta raskaammasta laserpurjehtävästä nimeltään Project Dragonfly.
Valitettavasti on kulunut kauemmin, kun avaruusjärjestöt sisällyttävät aurinkopurut tehtäviinsä kuin toivoisin. Se on ymmärrettävää, ne ovat monimutkaisia ja hauraita ja vaativat tarkkaa suuntaamista. On järkevää, että operaation suunnittelijat käyttäisivät kokeiltuja ja totta kemiallisia raketteja tai tehokkaita ionimoottoreita ajamaan avaruusaluksensa aurinkokunnan läpi.
Mutta kun yhä useampia aurinkopurjeja tuodaan markkinoille ja testataan, insinöörit tulevat luottamaan parhaimpiin tapoihin käyttää niitä osana tehtävää. Voin kuvitella tulevaisuuden, jolloin melkein jokaisessa tehtävässä on vara-aurinkopurje, vain siinä tapauksessa, että jotain menee pieleen päämoottorin kanssa.
Olen aina kiehtonut aurinkoa purjehtumisen mahdollisuudesta, ja olen seurannut jokaista löytöä ja edennyt innostuneena eteenpäin. Olen todella iloinen siitä, että Planeettayhdistys on päässyt näin pitkälle kokeillaan. He tekivät koko operaation 7 miljoonalla dollarilla, jota rahoittivat Planeettayhdistyksen jäsenet, yksityiset kansalaiset ja Kickstart-kampanja. Jos haluat tukea tätä ja tulevia tehtäviä aurinkokunnan tutkimiseksi, siirry osoitteeseen planetary.org saadaksesi lisätietoja.
