Tempat anda boleh melakukan perjalanan di angkasa bergantung pada berapa banyak bahan bakar yang anda naiki di roket anda dan seberapa cekap anda dapat menggunakannya. Anda hanya perlu menangkap mereka.
Dan sekarang, kapal angkasa LightSail 2 baru Planetary Society sedang menguji seberapa baik ia berfungsi.
Layar surya adalah idea cerdik yang pertama kali difikirkan oleh Johannes Kepler pada tahun 1600-an, kerana dia membayangkan bahawa kapal dan kapal dapat disesuaikan dengan perjalanan angkasa. Sudah tentu, dia belum memahami sepenuhnya fizik yang terlibat.
Tetapi dengan penemuan besar dalam fizik zarah dan mekanik kuantum pada awal abad ke-20, para saintis menyedari bahawa cahaya itu sendiri dapat bertindak seperti angin yang meniup layar di angkasa.
Walaupun foton tidak mempunyai jisim, mereka dapat memberikan momentum ketika memantul dari permukaan yang sangat reflektif - ini adalah layar ringan. Tidak begitu banyak, tetapi dalam ruang kosong, tidak ada ketahanan udara untuk melambatkan layar. Dengan foton yang cukup, dan waktu yang cukup, belayar ringan dapat memecut ke kelajuan yang sangat tinggi.
Dengan menggunakan roket kimia, anda boleh menukar keseluruhan jisim Alam Semesta yang dapat dilihat menjadi bahan bakar roket dan anda tidak akan mendapat kapal angkasa kecil yang lebih laju daripada 0.2% kelajuan cahaya. Tetapi pelayaran ringan secara teoritis dapat membawa anda ke arah kecepatan relativistik, dari satu bintang ke satu bintang dalam kehidupan manusia.
Oleh kerana propelan bebas tanpa had berasal dari Matahari, dan halaju besar mungkin, mengapa tidak ada pelayaran solar di mana-mana?
Soalan yang baik.
Ini adalah persoalan yang telah terobsesi oleh Planetary Society selama bertahun-tahun sekarang, dan mereka akhirnya melancarkan pelayaran solar sebenar untuk mencuba dan mengetahui seberapa baik mereka berfungsi.
Kembali pada tahun 2005, mereka cuba melancarkan layar solar pertama di dunia, Cosmos 1, tetapi kegagalan roket memusnahkannya. Kemudian mereka kembali bekerja, mengembangkan LightSail 1, yang dilancarkan pada tahun 2015 dan berjaya menguji penyebaran layar solar mereka di angkasa.
Dan akhirnya, pada tahun 2019, Planetary Society telah bersedia untuk benar-benar mencuba pelayaran di angkasa lepas.
Pada 25 Jun 2019, SpaceX Falcon Heavy meletup dari Cape Canaveral Florida dengan membawa 24 kapal angkasa untuk misi STP-2 Angkatan Udara AS. Ini adalah kali ketiga Falcon Heavy melancarkan, dan kami semua berharap ia berjaya mendarat di pentas pertengahannya. Tidak begitu, itu masih dalam senarai perkara yang perlu dilakukan. Tetapi bukan itu maksud video ini.
Bagaimanapun, selain satelit Angkatan Udara yang misterius, Falcon Heavy membawa LightSail 2 Planetary Society di atas kapal angkasa Prox-1, yang dilepaskannya pada ketinggian 720 kilometer.
Kemudian pada 23 Julai 2019, kapal angkasa menggunakan kapal surya.
Ia membuka susunan surya berengselnya, dan kemudian melepas empat boom layar seperti pita ukuran, memutar 4 layar segitiga, mengerahkan luas layar seluas 32 meter persegi.
Penting untuk diperhatikan bahawa kapal angkasa ini kecil, dengan berat hanya 5 kg atau 11 paun, seukuran roti.
Ketika mengorbit mengelilingi Bumi, kapal angkasa mengayunkan layarnya masuk dan keluar dari sinar matahari, dengan setiap periode menaikkan orbitnya beberapa ratus meter sehari.
Kedengarannya hebat, sayangnya, LightSail 2 tidak mempunyai sistem kawalan di dalamnya untuk mengawal sudut dengan berhati-hati agar tetap berada di orbit selama-lamanya.
Walaupun menaikkan orbitnya di satu sisi Bumi sebanyak beberapa ratus meter sehari, ia tidak dapat memiringkan layar dengan cukup tepat untuk mencegah turunnya orbitnya di seberang planet ini. Akhirnya ia akan meresap ke atmosfer Bumi dan terbakar.
Tetapi mudah-mudahan, jurutera di Planetary Society akhirnya dapat mengetahui betapa praktikalnya pelayaran solar untuk penerokaan angkasa lepas.
Ia masih dalam orbit, dan menghantar kembali gambar-gambar hebat dari planet rumah kita.
Dengan LightSail 2 Planetary Society menghantar data rumah, mengajar pengawal misi untuk berlayar di angkasa, ini akan menjadi pelajaran berharga untuk misi masa depan yang mungkin menggunakan teknologi ini sebagai kaedah penggerak yang sebenarnya.
Salah satu misi yang dijalankan ialah Pengakap Asteroid Bumi Dekat NASA, atau Pengakap NEA. Misi Cubesat ini dapat terbang sebagai muatan sekunder dengan ujian pertama Sistem Pelancaran Ruang Angkasa NASA, misi EM-1 yang belum dilancarkan, yang dapat dilancarkan pada awal Jun 2020.
Setelah digunakan dari kapsul Orion, NEA Scout akan melepaskan layar surya, dua kali ukuran LightSail 2, dan kemudian menghabiskan dua tahun perjalanan ke asteroid dekat Bumi untuk mempelajarinya dari dekat.
Kami belum mengetahui sasarannya, tetapi destinasi yang berpotensi mungkin ialah objek dekat Bumi 1991 VG, yang ditemui pada tahun 1991 tidak lama sebelum ia melintasi jarak dari Bumi ke Bulan. Dan kemudian ia kembali pada bulan Ogos 2017. Kami ingin mengawasi batu itu sebagai ancaman yang berpotensi, tetapi juga harta karun logam dan mineral yang dapat membantu menyokong penerokaan Sistem Suria di masa depan.
Misi lain yang dapat menggunakan pelayaran solar adalah kapal terbang layang-layang Oversize Jepun untuk Eksplorasi dan Astronautik di Sistem Suria Luar atau OKEANOS. Ini akan menjadi misi untuk asteroid Trojan, yang terletak di Lagrange Point L4 dan L5 Sun-Jupiter.
Ini adalah tempat yang sesuai untuk mengkaji asteroid kerana Jupiter dan graviti Matahari telah memerangkap sebilangan besar di satu tempat, dan misi dapat dengan mudah mencuba banyak asteroid yang berbeza.
OKEANOS akan memiliki layar solar hibrid, yang ditutupi panel solar yang juga akan digunakannya untuk menyediakan elektrik untuk instrumen dan mesin ionnya.
Jepun adalah salah satu negara pertama yang pernah menguji layar solar, dengan misi IKAROS mereka yang dikerahkan pada tahun 2010, dan akhirnya memperoleh kecepatan ratusan meter sesaat menggunakan layar solar.
OKEANOS mungkin juga datang dengan pendarat. Berkat pengalaman mereka dengan Hayabusa2 dan asteroid Ryugu, JAXA telah mempelajari sejumlah besar cara mendarat dan mengumpulkan sampel dari asteroid kecil.
Sekiranya semuanya berjalan lancar, OKEANOS akan melancarkan pada pertengahan tahun 2020 dengan menaiki kenderaan pelancaran H-IIA, menggunakan beberapa bantuan graviti untuk melakukan perjalanan ke Musytari. Dan jika misi ini benar-benar berjaya, ia mungkin membawa sampel asteroid Trojan pulang.
NASA bahkan mempertimbangkan untuk menambahkan pelayaran solar ke Deep Space Lunar Gateway. Pada acara perancangan khas untuk Deep Space Gateway pada tahun 2017, anggota dari Badan Angkasa Kanada mengemukakan konsep layar solar yang dapat ditambahkan ke stesen. Cahaya yang berterusan dari Matahari akan memberikan daya tuju berterusan yang dapat digunakan stesen untuk mengekalkan orbitnya tanpa dorongan. Diangkat dengan lengan robot Kanada - apa lagi - layar solar 50 meter persegi dapat menjimatkan stesen hidrazin 9 kg setahun, yang mahal untuk dibawa dari Bumi ke Bulan.
Satu misi yang mungkin anda kenal adalah konsep Breakthrough Starshot. Daripada menggunakan cahaya dari Matahari sebagai pendorong, Breakthrough Starshot berharap dapat menggunakan laser yang kuat yang akan mempercepat satelit kecil ke kecepatan antara bintang.
Ini boleh menjadi kapal angkasa pertama yang pernah menghantar gambar rumah dari sistem bintang lain. Kami telah melakukan keseluruhan episod ini dan satu lagi misi pelayaran laser yang lebih berat yang disebut Project Dragonfly.
Malangnya, agensi ruang angkasa mengambil masa lebih lama untuk memasukkan pelayaran solar ke dalam misi mereka daripada yang saya harapkan. Boleh difahami, mereka rumit dan rapuh dan memerlukan orientasi yang tepat. Masuk akal bahawa perancang misi akan menggunakan roket kimia yang telah dicuba, atau enjin ion yang cekap untuk mendorong kapal angkasa mereka melintasi Sistem Suria.
Tetapi apabila semakin banyak layar solar dilancarkan dan diuji, jurutera akan menjadi lebih yakin dengan kaedah terbaik untuk menggunakannya sebagai sebahagian daripada misi. Saya dapat membayangkan masa depan apabila hampir setiap misi mempunyai layar solar sandaran, sekiranya ada masalah dengan enjin utama.
Saya selalu terpesona dengan kemungkinan berlayar solar, dan saya menyaksikan setiap penemuan dan melangkah maju dengan penuh kegembiraan. Saya sangat gembira bahawa Planetary Society telah mencapai sejauh ini dengan ujian mereka. Mereka melakukan keseluruhan misi dengan harga $ 7 juta dolar, yang dibiayai oleh anggota Planetary Society, warga swasta dan kempen Kickstart. Sekiranya anda ingin menyokong misi ini dan masa depan untuk membantu meneroka Sistem Suria, pergi ke planetary.org untuk mengetahui lebih lanjut.
