LightSail 2 võttis selle päikesepurje kasutusele viis kuud tagasi ja see tiirleb endiselt Maa ümber. See on päikesepurjega kosmoselaeva potentsiaali edukas demonstreerimine. Nüüd on Planeetide Ühingu LightSail 2 meeskond välja andnud paberi, milles antakse ülevaade nende senistest missioonist.
Päikesepurje kontseptsioon on olnud juba mõnda aega olemas, tegelikult kogu Johannes Kepleri juurde tagasi. 1607. aastal möödus Halley komeet pea kohal ja Kepler märkas, kuidas komeedi saba Päikesest eemale voolas. Ta arvas, nagu õigesti selgub, et päikesevalgus oli vastutav. Kirjas Galileole, mis on omamoodi kuulus astronoomiaringides, ütles Kepler: "Varustage taevatuulega kohandatud laevu või purje ja leidub inimesi, kes julgevad isegi seda tühjust." Päris lahe.
Muidugi ei saanud Kepler kuidagi teada, kui hea tal oli. Kuid nüüd, tänu The Planetaarühingule ja teistele, me seda teeme.
Planetaaride Ühing on päikese purjetamise valdkonnas teerajaja. LightSail 2 on tegelikult nende kolmas päikese purjelaevade kosmoselaev, mis järgneb LightSail 1 jälgedele, ja nende algne eelkäija Cosmos 1, mis ei jõudnud orbiidile, kui selle rakett raketi ebaõnnestus. Kolmas päikesepurjega kosmoselaev, nimega LightSail 3, jõuab Päikese-Maa libiatsioonipunkti L1, kui kõik hästi läheb.
Ühena esimestest päikesepurjega kosmoselaevadest õpetab LightSail 2 meile väärtuslikke õppetunde päikesepurjetamise võimaluste ja piirangute kohta. 10. jaanuaril andis Planetaaride Selts välja paberi, milles kirjeldati mõnda neist õppetundidest. Paber kannab pealkirja “Solar Sail Kosmoselaeva orbiidi- ja suhtumistegevus”.
LightSail 2 on aeglaselt lohisemas ja teeb oma tee Maale lähemale. Orbitaalmodelleerimine ennustas selle kasutuselevõtul, et see langeb Maale umbes aasta pärast purjede kasutuselevõttu. Kuid kosmoselaev asub kõrge Maa orbiidil umbes 720 km (447 miili) kaugusel palju kõrgemal kui teised satelliidid ja kosmoseaparaadid, näiteks Rahvusvaheline Kosmosejaam, mis tiirleb 400 km (249 miili) kaugusel.
Sellel kõrgusel oleva atmosfääri tiheduse ja sellest tuleneva orbiidi lagunemise kohta on suhteliselt vähe andmeid, nii et ühe aasta ennustus polnud täpne. Kuid tänu LightSail 2-le teame nüüd, et atmosfääri tõmbejõud sellel kõrgusel on piisavalt tugev, et tõmmata LightSail 2 Maa poole.Üks selle põhjustest on kosmoselaeva puhul alati päikese purjetamine.
Iga 100-minutilise orbiidi jooksul veedab LightSail 2 päikesefotoonide hõivamiseks vaid umbes 28 minutit ja see on ainus kord, kui ta saab oma trajektoori muuta. Ülejäänud aja veedetakse kas varjutuses, liikudes otse Päikese poole või kohandades selle orientatsiooni. See 28 minutit tegelikku purjetamisaega ei ole piisav atmosfääri tõmbetugevuse täielikuks tasakaalustamiseks.
See on vaid üks asi, mida Planeetide Selts on nende LightSail 2 projektist õppinud. Kuid nendel orbiitidel on ka teisi muutujaid.
Meeskond võrdles LightSail 2 jõudlust, kui see oli juhuslikult orienteeritud vs siis, kui see oli aktiivselt orienteeritud päikesepurjetele. Nad leidsid, et kui kosmoselaev oli juhuslikult orienteeritud, vähenes tema orbiidi poolsuurtelg 34,5 meetrit päevas. Kui see oli aktiivselt orienteeritud, kahanes sama mõõt vaid 19,9 meetrit päevas. Kuid selle orbiidil on palju varieerumist ja mõnikord suurendas pisike kosmoselaev oma orbiiti 7,5 meetri võrra päevas.
Video näitab LightSail 2 ühte orbiiti. Pange tähele kosmoselaeva kohal asetsevaid punaseid ja siniseid jooni. Punane joon näitab Päikese suunda ja sinine joon näitab kohaliku magnetvälja suunda. Päikesele lähenedes sulevad kosmoseaparaadid oma purjed ja aktiivselt purjetades pöörab ta oma purjeid, et püüda Päikese footoneid. Päikese to -z nurk muutub umbes 90 kraadist umbes 0 kraadini.
Üldiselt ei saa päikesepurjetamine ületada atmosfääri tõmbejõudu, kuid see pole see, milleks need kosmoseaparaadid tegelikult mõeldud on. Nende potentsiaal seisneb planeetidevahelises reisimises, mis on vaba atmosfääridest ja planeetide varjutuse mõjudest. NASA kosmoseaparaat NEA Scout (Maa lähedal asteroidide skaut) veedab asteroidini jõudmiseks kaks aastat päikesepurje all, ehkki see saab külma gaasi tõukejõu abil esmase tõukejõu.
LightSail 2 apogee ja perigee on viie kuu jooksul pärast kasutuselevõttu jalgrattaga üles ja alla sõitnud. Vahetult pärast kasutuselevõttu tõstis kosmoselaev oma apogee, tehes sellest esimese päikesepurjeka kosmoselaeva. Samal ajal vähenes perigee. Oktoobri lõpus taandus trend ja detsembris.
On paar põhjust, miks orbiit need tsüklid läbib. Esiteks on Maa olateraalne sfääriline, mitte kera. See tähendab, et selle läbimõõt ekvaatoril on umbes 42 km (26 miili) suurem kui poolustel. See muudab kosmoselaevade pretsessiooniks või visaduseks.
LightSail 2 apogee / perigee tsüklite teine põhjus on Maa tee ümber Päikese. See liikumine muudab nurka Päikese ja kosmoselaeva apogee ja perigee positsioonide vahel.
LightSail 2 on suurepärane demonstreeriv kosmoselaev, kuid sellel on piiranguid. Üks neist on selle ühe hooga ratas. Kosmoselaev kasutab seda ratast orienteerumiseks kas päikesekiirtega paralleelselt või risti, sõltuvalt sellest, kas see sulgeb oma purjed või purjetab aktiivselt. Algselt tegid maapealsed meeskonnad seda käsitsi, mis ei olnud tõhus. Nüüd on nad protsessi automatiseerinud ja kosmoselaev töötab selle tulemusel paremini.
Kuid kogu selle protsessi jooksul õppis meeskond ühe nende väärtusliku õppetunni. Purje orientatsiooni sagedased muutused annavad kosmoselaevadele olulise impulsi. Selle impulsi haldamine on üks peamisi tehnilisi väljakutseid.
Teine õppetund hõlmab päikeseenergia kasutamist. Päikesepurjed on mõeldud rangelt päikesepurje jaoks. LightSail 2-l on mõned väga väikesed päikesepaneelid, mis rahuldavad kosmoselaeva vähese energiatarbe.
Selle algne disain nõudis veesõiduki mõlemal küljel väikeste päikesepaneelide kasutamist, kuid ühe külje paneelid eemaldati, et mahutada spetsiaalsed peeglid, mis on vajalikud laseriga töötamiseks - selle täpse kauguse leidmiseks Maast. Kuid nüüd, kus ainult ühel küljel on päikeseenergia, varjutavad neid paneele mõnikord purjed. See viib väljalangemiseni. Meeskond on suutnud mingil määral sellest ümber käia, juhtides kosmoselaeva energiatarbimist ja selle hoiaku-režiimi. Kuid see on hea õppetund tulevastele päikesepurjega kosmoselaevadele.
LightSail 2 meeskond on kosmoselaevadele lisanud ka teise režiimi, mida nad nimetavad Päikese suuna režiimiks.
Päikese suuna režiim hoiab kosmoselaeva päikesepurje päikese poole kogu orbiidi vältel. See piirab kosmoselaeva ümber orienteerumist, et vähendada sagedaste orientatsioonimuutuste mõju, mis annavad kosmoselaevale hooratta abil problemaatilist hoogu. See aitab ka päikesepatareide aku laadimisel, ehkki see ei vähenda orbitaalide lagunemist.
Uus režiim aitab kaasa ka kosmoseaparaadi osutamise täpsusele ja annab sellele ühtlasema stardisuhte tõukejõu manööverdamisel sisse / välja.
Planeetide ühing kavatseb kosmoselaeva orbiidi lagunemist tähelepanelikult jälgida, et näha, millist mõju avaldavad purjed ise. See on suures osas teiste meeskondade jaoks, kes uurivad, kuidas saab purjepurjeid kasutada kosmoselaevade sihipäraseks orbiidiliseks debitiseerimiseks.
Samuti jätkavad nad pildistamist. Piltide peamine põhjus on purjede oleku jälgimine, kuid need on ka toredad silmailu.
LightSail 2 kohta saate lisateavet Planeetide seltsi veebisaidilt. Nad on mittetulundusühingud, nii et võite liituda, kui soovite saada osa nende missioonist. See on suurepärane võimalus kodanike panustamiseks.
Veel:
- Pressiteade: Siit saate teada, mida oleme LightSail 2-st seni õppinud
- Terve aruanne: Solar Sail kosmoselaeva orbiidi- ja suhtumistegevus
- Planeetide selts: LightSail'i lugu, 1. osa
