Kuhu kosmoses reisida saate, sõltub sellest, kui palju raketikütust olete oma raketi pardal ja kui tõhusalt saate seda kasutada. Peate nad lihtsalt kinni püüdma.
Ja praegu katsetab Planeetide Ühingu uus kosmoselaev LightSail 2, kui hästi see töötab.
Päikesepurjed on geniaalne idee, mille esimesena mõtles välja Johannes Kepler 1600. aastatel, kuna ta kujutas ette, et purje ja laevu saab kohandada kosmosereisiks. Muidugi ei mõistnud ta veel sellega seotud füüsikat täielikult.
Kuid osakestefüüsika ja kvantmehaanika oluliste avastustega 20. sajandi alguses mõistsid teadlased, et valgus ise võib toimida nagu tuul, mis puhub kosmoses purje.
Ehkki footonitel puudub mass, võivad nad väga peegeldavast pinnast põrgates kiirust juurde anda - see on kerge puri. See pole eriti palju, kuid ruumi vaakumis pole purje aeglustamiseks õhutakistust. Piisava footonite ja piisavalt ajaga võib kerge puri kiirendada uskumatult suure kiiruseni.
Keemilise raketi abil saate kogu vaadeldava Universumi massi muuta raketikütuseks ja te ei saaks väikest kosmoselaeva, mis läheks valguse kiirusest kiiremini kui 0,2%. Kuid kerge puri võib teoreetiliselt viia teid relativistlike kiiruste juurde, liikudes tähelt tähele inimese elu jooksul.
Kuna Päikesest tuleb piiramatu hulk raketikütuseid ja suured kiirused on võimalikud, miks pole päikesepurjeid igal pool?
Hea küsimus.
See on küsimus, mida Planeetide Ühiskond on juba aastaid kinnisideeks pidanud ja nad on lõpuks lasknud välja tõelise päikesepurje, et proovida aru saada, kui hästi nad tegelikult töötavad.
Juba 2005. aastal üritasid nad käivitada maailma esimest päikesepurje Cosmos 1, kuid raketi rike hävitas selle. Siis läksid nad tagasi tööle, arendades välja 2015. aastal käivitatud LightSail 1 ja testisid edukalt päikesepurje kasutuselevõttu kosmoses.
Ja lõpuks, 2019. aastal oli Planetaaride Ühing valmis proovima tegelikult kosmoses purjetamist.
25. juunil 2019 plahvatas Florida Cape Canaveralist SpaceX Falcon Heavy, mis kandis 24 kosmoselaeva USA õhujõudude missioonile STP-2. See oli kolmas kord, kui Falcon Heavy käivitas, ja me kõik lootsime, et see maandub edukalt oma keskpunkti. Uh, mitte nii palju, see on endiselt ülesandeloendis. Kuid see pole selle video mõte.
Igatahes kandis Falcon Heavy lisaks müstilistele õhujõudude satelliitidele ka oma planetaarsõiduki Prox-1 pardal Planetary Society LightSail 2, mille ta vabastas 720 kilomeetri kõrgusel.
Seejärel asus kosmoselaev 23. juulil 2019 oma päikesepurje.
See avas oma hingedega päikesesüsteemid ja keeras seejärel lahti neli mõõdulindiga purjepoomid, kerides lahti oma 4 kolmnurkset purki, rakendades 32 ruutmeetrit purjepinda.
Oluline on märkida, et see kosmoselaev on väike, kaaluga vaid 5 kg ehk 11 naela, umbes leivapätsi suurune.
Maa ümber tiirutades tiirutab kosmoselaev oma purjed päikesevalgusest välja ja sealt välja, tõstes igal perioodil oma orbiiti mõnesaja meetri võrra päevas.
See kõlab suurepäraselt, kahjuks pole LightSail 2 pardal juhtimissüsteeme, mis võimaldaksid oma nurka piisavalt hoolikalt juhtida, et jääda määramata ajaks orbiidile.
Ehkki see tõstab oma orbiiti Maa ühel küljel mitusada meetrit päevas, ei saa ta purjeid piisavalt täpselt kallutada, et takistada oma orbiidi langemist teisel pool planeeti. Lõpuks sukeneb see Maa atmosfääri ja põleb ära.
Kuid loodetavasti on Planetaaride Ühingu insenerid lõpuks õppinud, kui praktiline võib päikesepurje kosmoseuuringutel olla.
See on endiselt orbiidil ja saadab tagasi vahvaid pilte meie koduplaneedist.
Kui Planeetide Ühingu LightSail 2 saadab koduandmeid, õpetades missioonide juhte kosmoses seilama, on need väärtuslikud õppetunnid tulevasteks missioonideks, mis võivad seda tehnoloogiat kasutada tegeliku tõukejõu meetodina.
Üks missioon teostes on NASA Maa-lähi asteroidide skaut ehk NEA skaut. See Cubesadi missioon võiks lennata teisese kasuliku koormusena NASA kosmoselaevamissüsteemi esimese katsega - lahti keeratud EM-1 missiooniga, mis võiks käivituda juba 2020. aasta juunis.
Pärast Orioni kapslist kasutuselevõttu paneb NEA Scout lahti oma päikesepurje, mis on kaks korda suurem kui LightSail 2, ja veedab kaks aastat Maa läheduses asuva asteroidi juurde, et seda lähedalt uurida.
Me ei tea sihti veel, kuid potentsiaalne sihtpunkt võib olla Maa lähedal asuv objekt 1991 VG, mis avastati 1991. aastal veidi enne seda, kui see jõudis Maast Kuuni. Ja siis tuli see tagasi augustis 2017. Tahame silma peal hoida sellel kivimil kui potentsiaalsel ohul, aga ka metallide ja mineraalide aardekarbis, mis võiks aidata päikesesüsteemi edaspidisel uurimisel toetada.
Veel üks missioon, mis võiks kasutada päikesepurje, on Jaapani välise päikesesüsteemi uurimise ja astronautika uurimiseks mõeldud veesõiduk Oversize Kite ehk OKEANOS. See oleks missioon Trooja asteroididele, mis asuvad L4 ja L5 Sun-Jupiteri Lagrange'i punktides.
Need on ideaalsed kohad asteroidide uurimiseks, kuna Jupiter ja Päikese gravitatsioon on lõksanud suure hulga ühte kohta ja missioon võib hõlpsalt proovida paljusid erinevaid asteroide.
OKEANOSel oleks päikesepaneelidega kaetud hübriidne päikesepurje, mida ta kasutaks ka oma instrumentide ja ioonmootori elektrienergia saamiseks.
Jaapan oli üks esimesi riike, kus kunagi päikesepurjeid katsetati. Nende IKAROS-missioon käivitati 2010. aastal ja saavutas päikesepurje abil lõpuks sadu meetrit sekundis kiirust.
OKEANOS võib tulla isegi maanduriga. Tänu kogemustele Hayabusa2 ja asteroidi Ryuguga on JAXA õppinud tohutult palju pisikeste asteroidide maandumise ja proovide kogumise kohta.
Kui kõik läheb hästi, laseb OKEANOS 2020. aastate keskpaigas H-IIA kanderaketi pardale, kasutades Jupiterisse väljumiseks mitut raskusjõudu. Ja kui missioon tõesti õnnestub, võib see koju tuua isegi Trooja asteroidi proovi.
NASA kaalub isegi päikesepurje lisamist Deep Space Lunar Gatewayle. 2017. aastal Deep Space Gateway spetsiaalsel planeerimisüritusel tutvustasid Kanada kosmoseagentuuri liikmed päikesepurje kontseptsiooni, mida saaks jaama lisada. Päikesest tulev valgus annab pideva tõukejõu, mida jaam saaks kasutada oma orbiidi hoidmiseks ilma tõukejõuta. Kanada robotkäe peal peetud - mis siis veel - 50-ruutmeetrine päikesepurk päästaks jaamas aastas 9 kg hüdrasiini, mida on keeruline Maalt Kuule toimetada.
Üks missioon, millega olete ilmselt tuttav, on kontseptsioon Läbimurre. Päikesevalguse kasutamise asemel loodab Breakthrough Starshot kasutada võimsaid lasereid, mis kiirendavad pisikesi satelliite tähtedevahelise kiiruseni.
Need võivad olla esimesed kosmoseaparaadid, mis kunagi saadavad kodus pilte teisest tähesüsteemist. Oleme selle ja veel ühe raskema laserpurjemissiooni, milleks on Project Dragonfly, terve episoodi teinud.
Kahjuks on kosmoseagentuuride päikesepurjete lisamine oma missioonidesse võtnud kauem, kui oleksin lootnud. See on mõistetav, keeruline ja habras ning nõuab täpset orienteerumist. On mõistlik, et missioonide kavandajad kasutaksid kosmoselaeva liikumiseks kogu Päikesesüsteemi tõestatud keemilisi rakette või tõhusaid ioonmootoreid.
Kuid üha enam päikesepurjeid käivitades ja katsetades muutuvad insenerid enesekindlamaks parimate viiside osas, kuidas neid missiooni osana kasutada. Ma kujutan ette tulevikku, kui peaaegu iga missiooni pardal on varukoopia päikesepurje, juhuks kui peamasinaga läheb midagi valesti.
Mind on alati paelunud päikesepurjetamise võimalus ning jälginud iga avastust ja astunud põnevusega edasi. Mul on tõesti hea meel, et Planeetide Ühiskond on nende testidega nii kaugele jõudnud. Nad tegid kogu missiooni 7 miljoni dollari eest, mida rahastasid Planeetide Ühingu liikmed, eraisikud ja Kickstarti kampaania. Kui soovite seda ja tulevasi missioone Päikesesüsteemi uurimiseks toetada, minge lisateabe saamiseks saidile planetary.org.
