LightSail 2 menyebarkannya dengan pelayaran solar lima bulan yang lalu, dan masih mengorbit Bumi. Ini adalah demonstrasi yang berjaya mengenai potensi kapal angkasa layar solar. Kini pasukan LightSail 2 di The Planetary Society telah mengeluarkan makalah yang menguraikan penemuan mereka dari misi sejauh ini.
Konsep pelayaran solar telah wujud sejak sekian lama, semenjak kembali ke Johannes Kepler. Kembali pada tahun 1607 komet Halley melewati kepala, dan Kepler menyedari bagaimana ekor komet itu menjauh dari Matahari. Dia berfikir, dengan tepat seperti itu, cahaya matahari itu bertanggungjawab. Dalam sepucuk surat kepada Galileo yang terkenal di kalangan astronomi, Kepler berkata, "Sediakan kapal atau layar yang disesuaikan dengan angin surgawi, dan akan ada beberapa orang yang berani walaupun kekosongan itu." Cukup sejuk.
Tentu saja tidak ada cara bagi Kepler untuk mengetahui betapa tepatnya dia. Tetapi sekarang, terima kasih kepada The Planetary Society dan yang lain, kami berjaya.
Planetary Society adalah pelopor dalam bidang pelayaran solar. LightSail 2 sebenarnya adalah kapal angkasa layar solar ketiga mereka, mengikuti jejak LightSail 1, dan pendahulunya yang asli Cosmos 1, yang tidak sampai ke orbit ketika roket pelancarannya gagal. Kapal angkasa layar solar ketiga, yang disebut LightSail 3, akan sampai ke titik pembebasan Sun-Earth L1 jika semuanya berjalan lancar.
Sebagai salah satu kapal angkasa pelayaran solar pertama, LightSail 2 mengajar kami pelajaran berharga mengenai potensi dan batasan pelayaran solar. Pada 10 Januari, Planetary Society mengeluarkan sebuah makalah yang menggariskan beberapa pelajaran tersebut. Makalah ini bertajuk "Prestasi Orbit dan Sikap dari Kapal Angkasa SolarSail 2 LightSail."
LightSail 2 perlahan-lahan menyerah dan menyeretnya ke Bumi. Ketika dikerahkan, pemodelan orbit meramalkan akan jatuh ke Bumi sekitar satu tahun setelah layarnya dikerahkan. Tetapi kapal angkasa berada di orbit Bumi tinggi sekitar 720 km (447 batu,) jauh lebih tinggi daripada satelit dan kapal angkasa lain seperti Stesen Angkasa Antarabangsa, yang mengorbit 400 km (249 batu.)
Terdapat sedikit data mengenai ketumpatan atmosfera pada ketinggian itu, dan pada kerosakan orbit yang dihasilkan, jadi ramalan satu tahun tidak tepat. Tetapi terima kasih kepada LightSail 2, kita sekarang tahu bahawa seretan atmosfera pada ketinggian itu cukup kuat untuk menarik LightSail 2 ke Bumi. Salah satu sebabnya ialah kapal angkasa tidak selalu berlayar solar.
Dalam setiap orbit 100 minit, LightSail 2 menghabiskan hanya sekitar 28 minit untuk menangkap foton suria, dan itulah satu-satunya masa ia dapat mengubah lintasannya. Selebihnya masa dihabiskan sama ada dalam gerhana, bergerak terus menuju Matahari, atau menyesuaikan orientasinya. Masa pelayaran selama 28 minit itu tidak cukup untuk mengatasi tarikan atmosfera sepenuhnya.
Itulah salah satu perkara yang telah dipelajari oleh The Planetary Society dari projek LightSail 2 mereka. Tetapi dalam orbit tersebut, terdapat pemboleh ubah lain.
Pasukan membandingkan prestasi LightSail 2 ketika berorientasi secara rawak berbanding ketika berorientasikan aktif untuk pelayaran solar. Mereka mendapati bahawa ketika kapal angkasa berorientasikan secara rawak, paksi separa utama orbitnya menurun sebanyak 34.5 meter sehari. Ketika ia berorientasikan aktif, ukuran yang sama menyusut hanya 19.9 meter sehari. Tetapi terdapat banyak variasi pada orbitnya, dan kadang-kadang kapal angkasa kecil itu meningkatkan orbitnya sebanyak 7.5 meter sehari.
Video menunjukkan satu orbit tunggal untuk LightSail 2. Perhatikan garis merah dan biru yang diletak pada kapal angkasa. Garis merah menunjukkan arah Matahari, dan garis biru adalah arah medan magnet tempatan. Ketika mendekati Matahari, kapal angkasa itu mengayunkan layarnya, dan ketika sedang berlayar secara aktif, putarannya memutar untuk menangkap foton Matahari. Sudut Matahari ke -z berubah dari kira-kira 90 darjah hingga kira-kira 0 darjah.
Secara amnya, pelayaran solar tidak dapat mengatasi seretan atmosfera, tetapi bukan itu yang sebenarnya dirancang kapal angkasa ini. Potensi mereka terletak pada perjalanan antara planet, bebas dari atmosfera dan kesan gerhana planet. Kapal angkasa NEA Scout (Near Earth Asteroid Scout) NASA akan menghabiskan dua tahun di bawah dorongan pelayaran solar untuk mencapai asteroid, walaupun ia akan mendapat dorongan pendorong awal dari pendorong gas sejuk.
Apogee dan perigee LightSail 2 telah naik dan turun selama lima bulan sejak penempatannya. Segera setelah penyebaran, kapal angkasa itu menaikkan apogee, menjadikannya kapal angkasa layar solar pertama yang melakukannya. Pada masa yang sama, perigee menurun. Ia mengalami pembalikan arah aliran pada akhir Oktober, dan pembalikan pada bulan Disember.
Terdapat beberapa sebab mengapa orbit melalui kitaran ini. Pertama, Bumi adalah sferoid oblate, bukan sfera. Ini bermaksud diameternya di khatulistiwa lebih kurang 42 km (26 batu) lebih besar daripada di kutub. Itu menjadikan kapal angkasa mengalami kegelisahan, atau kegelisahan.
Sebab kedua untuk kitaran apogee / perigee LightSail 2 adalah jalan Bumi mengelilingi Matahari. Gerakan itu mengubah sudut antara Matahari dan kedudukan apogee dan perigee kapal angkasa.
LightSail 2 adalah kapal angkasa demonstrasi yang hebat, tetapi ia mempunyai batasan. Salah satunya ialah roda momentum tunggal. Kapal angkasa menggunakan roda itu untuk mengorientasikan dirinya sama ada selari atau tegak lurus dengan sinar Matahari, bergantung pada sama ada bulu itu berlayar atau aktif berlayar. Pada mulanya, kru darat melakukan ini secara manual, yang tidak cekap. Sekarang mereka telah mengotomatisasi prosesnya, dan hasilnya kapal angkasa berkinerja lebih baik.
Tetapi sepanjang proses itu, pasukan belajar salah satu pelajaran berharga mereka. Perubahan yang kerap dalam orientasi layar memberikan momentum yang signifikan pada kapal angkasa. Salah satu cabaran teknikal utama adalah menguruskan momentum itu.
Pelajaran lain melibatkan tenaga suria. Layar suria adalah untuk pelayaran solar. LightSail 2 mempunyai beberapa panel suria yang sangat kecil yang menyediakan keperluan tenaga kapal angkasa yang sedikit.
Reka bentuk awalnya memerlukan panel suria kecil di kedua sisi kapal, tetapi panel satu sisi dikeluarkan untuk menampung cermin khas yang diperlukan untuk jarak laser-mencari jarak tepat dari Bumi. Tetapi sekarang hanya ada tenaga suria di satu sisi, kadang-kadang panel itu dibayangi oleh layar. Ini membawa kepada kekuningan. Pasukan ini dapat menyelesaikannya hingga tahap tertentu, dengan menguruskan penggunaan kuasa kapal angkasa dan mod kawalan sikapnya. Tetapi ia adalah pelajaran yang baik untuk kapal angkasa layar solar masa depan.
Pasukan LightSail 2 juga telah menambahkan mod lain ke kapal angkasa yang mereka namakan mod penunjuk Matahari.
Mod penunjuk Matahari akan menjadikan layar solar kapal angkasa menghadap Matahari sepanjang keseluruhan orbitnya. Ini akan membatasi orientasi semula kapal angkasa untuk mengurangkan kesan perubahan orientasi yang kerap yang memberikan momentum bermasalah kepada kapal angkasa oleh roda momentum. Ia juga membantu pengecasan bateri oleh sel suria, walaupun ia tidak akan mengurangkan kerosakan orbit.
Mod baru juga akan membantu dengan ketepatan penunjuk kapal angkasa, dan memberikannya sikap permulaan yang lebih konsisten untuk manuver tuju hidup / mati.
Planetary Society berhasrat untuk memantau kerosakan orbit kapal angkasa dengan teliti untuk melihat apa kesan yang dimiliki oleh layar. Ini sebahagian besarnya untuk pasukan lain yang mengkaji bagaimana drag sail dapat digunakan untuk menghilangkan kapal angkasa dengan sengaja.
Mereka juga akan terus mengambil gambar. Sebab utama gambar adalah untuk memantau keadaan layar, tetapi juga permen mata.
Anda boleh mengetahui lebih lanjut mengenai LightSail 2 di laman web The Planetary's Society. Mereka adalah masyarakat bukan keuntungan, jadi anda boleh bergabung jika anda ingin menjadi sebahagian daripada misi mereka. Ini cara yang bagus untuk warga menyumbang.
Lagi:
- Siaran Akhbar: Inilah Yang Kami Belajar Sejauh ini dari LightSail 2
- Laporan Penuh: Prestasi Orbit dan Sikap Kapal Angkasa Solar SailS LightSail 2
- The Planetary Society: Kisah LightSail, Bahagian 1
