Kde môžete cestovať vo vesmíre, záleží na tom, koľko paliva máte na palube svojej rakety a ako efektívne ho môžete použiť. Musíte ich len chytiť.
A práve teraz nová kozmická loď LightSail 2 planétovej spoločnosti testuje, ako dobre to bude fungovať.
Slnečné plachty sú geniálnym nápadom, o ktorom sa prvýkrát zmienil Johannes Kepler v roku 1600, keď si predstavoval, že plachty a lode sa dajú prispôsobiť vesmírnemu cestovaniu. Samozrejme ešte úplne nerozumel zapojenej fyzike.
Vedci si však s veľkými objavmi vo fyzike častíc a kvantovej mechanike začiatkom 20. storočia uvedomili, že samotné svetlo by sa mohlo správať ako vietor, ktorý fúka plachtu vo vesmíre.
Fotóny síce nemajú hmotu, ale môžu odraziť vysoko odrazný povrch - jedná sa o ľahkú plachtu. Nie je to moc, ale vo vákuu vesmíru nie je odpor vzduchu spomaľovať plachtu. S dostatkom fotónov a dostatočným časom môže ľahká plachta zrýchliť na neuveriteľne vysoké rýchlosti.
Použitím chemickej rakety by ste mohli celú hmotu pozorovateľného vesmíru premeniť na raketové palivo a nedostali by ste malú kozmickú loď rýchlejšie ako 0,2% rýchlosti svetla. Ľahká plachta vás však môže teoreticky dostať k relativistickým rýchlostiam, ktoré v ľudskom živote cestujú z hviezdy na hviezdu.
Keďže zo Slnka vychádza neobmedzený voľný pohon a sú možné obrovské rýchlosti, prečo nie sú všade solárne plachty?
Dobrá otázka.
Je to otázka, ktorú Planetárna spoločnosť už roky posadá a konečne spustili skutočnú slnečnú plachtu, aby sa pokúsili zistiť, ako dobre vlastne fungujú.
V roku 2005 sa pokúsili uviesť na trh prvú slnečnú plachtu na svete, Cosmos 1, ale raketová chyba ju zničila. Potom sa vrátili do práce a vyvinuli LightSail 1, ktorý bol uvedený na trh v roku 2015 a úspešne otestovali nasadenie solárnych plachiet vo vesmíre.
A nakoniec, v roku 2019 bola Planetárna spoločnosť pripravená skutočne vyskúšať plavbu vo vesmíre.
25. júna 2019 sa z Cape Canaveral na Floride vystrelil SpaceX Falcon Heavy, ktorý nesie 24 kozmických lodí pre misiu STP-2 amerických vzdušných síl. Toto bolo po tretí raz, čo spoločnosť Falcon Heavy uviedla na trh, a všetci sme dúfali, že sa úspešne dostane na strednú úroveň. Uh, nie toľko, to je stále na zozname úloh. O tomto videu však nejde.
Okrem záhadných satelitov leteckých síl však Falcon Heavy nosil LightSail 2 planétovej spoločnosti na palube svojej kozmickej lode Prox-1, ktorú vypustil v nadmorskej výške 720 kilometrov.
Potom 23. júla 2019 kozmická loď nasadila svoju slnečnú plachtu.
Otvoril svoje sklopné slnečné polia a potom rozvinul štyri pásmové plachtové ramená, vyvalil svoje 4 trojuholníkové plachty a rozmiestnil 32 štvorcových metrov plachetnice.
Je dôležité si uvedomiť, že táto kozmická loď je malá, s hmotnosťou iba 5 kg alebo 11 libier, o veľkosti bochníka chleba.
Keď sa kozmická loď obieha okolo Zeme, otočí svoje plachty do a zo slnečného svetla, pričom každá perióda zvyšuje svoju obežnú dráhu o niekoľko stoviek metrov denne.
Znie to skvele, bohužiaľ, LightSail 2 nemá na palube ovládacie systémy, ktoré by dostatočne pozorne kontrolovali jeho uhol, aby zostali na obežnej dráhe neurčito.
Zatiaľ čo zdvíha svoju obežnú dráhu na jednej strane Zeme o niekoľko sto metrov denne, nemôže plachty nakloniť dostatočne presne, aby zabránil zníženiu jej obežnej dráhy na druhej strane planéty. Nakoniec sa ponorí do zemskej atmosféry a vyhorí.
Dúfajme však, že inžinieri Planetárnej spoločnosti sa konečne naučia, aké praktické môže byť slnečné plachtenie pre vesmírny prieskum.
Je to stále na obežnej dráhe a posielame späť úžasné fotografie našej domovskej planéty.
Keď LightSail 2 od spoločnosti Planetetary Society posiela domáce údaje a učí riadiace misie plávať vo vesmíre, budú to cenné ponaučenia pre budúce misie, ktoré by mohli túto technológiu použiť ako skutočnú metódu pohonu.
Jednou misiou v dielach je asteroid skautov NASA alebo Skaut NEA. Táto misia Cubesat by mohla letieť ako sekundárne užitočné zaťaženie pri prvej skúške vesmírneho štartovacieho systému NASA, nevyvinutej misie EM-1, ktorá sa mohla začať už v júni 2020.
Po nasadení z kapsuly Orion by NEA Scout rozvinula svoje solárne plachty, dvojnásobok veľkosti LightSail 2, a potom strávila dva roky cestovaním do asteroidu blízkej Zemi, aby si ho prezrela zblízka.
Cieľ zatiaľ nepoznáme, ale potenciálnym cieľom by mohol byť objekt blízko Zeme 1991 VG, ktorý bol objavený v roku 1991 krátko pred tým, ako prešiel okolo vzdialenosti od Zeme k Mesiacu. A potom sa to vrátilo v auguste 2017. Chceme sa na túto skalu dívať ako na potenciálnu hrozbu, ale aj pokladnicu kovov a minerálov, ktorá by mohla pomôcť podporiť budúce skúmanie slnečnej sústavy.
Ďalšou misiou, ktorá by mohla používať slnečnú plachtu, je japonský drak s veľkosťou Kite pre prieskum a astronautiku vo vonkajšej slnečnej sústave alebo OKEANOS. Bola by to misia na trójske asteroidy, ktoré sa nachádzajú v La4-Lupangeových bodoch L4 a L5 Sun-Jupiter.
Ide o ideálne miesto na štúdium asteroidov, pretože Jupiter a gravitácia Slnka zachytili veľké množstvo na jednom mieste a misia môže ľahko vzorkovať mnoho rôznych asteroidov.
OKEANOS by mal hybridnú solárnu plachtu zakrytú v solárnych paneloch, ktorú by tiež používal na dodávku elektriny pre svoje prístroje a iónový motor.
Japonsko bolo jednou z prvých krajín, ktoré kedy vyskúšali slnečnú plachtu, s misiou IKAROS, ktorá bola nasadená v roku 2010, a nakoniec pomocou slnečnej plachty získala stovky metrov za sekundu.
OKEANOS môže prísť dokonca s pristávačom. Vďaka ich skúsenostiam s Hayabusa2 a asteroidom Ryugu sa JAXA dozvedela obrovské množstvo informácií o pristávaní a odoberaní vzoriek z malých asteroidov.
Ak všetko pôjde dobre, OKEANOS začne v polovici roku 2020 na palube štartovacieho vozidla H-IIA a použije niekoľko gravitačných pomôcok na cestu do Jupitera. A ak je misia skutočne úspešná, mohla by priniesť domov aj vzorku trójskeho asteroidu.
NASA dokonca uvažuje o pridaní slnečnej plachty k lunárnej bráne Deep Space. Na špeciálnej plánovacej udalosti pre Deep Space Gateway v roku 2017 predstavili členovia kanadskej vesmírnej agentúry koncept solárnej plachty, ktorú je možné do stanice pridať. Nepretržité svetlo zo Slnka by poskytovalo konštantný ťah, ktorý by stanica mohla použiť na udržanie svojej obežnej dráhy bez pohonu. Na kanadskej robotickej ruke - čo ešte - by solárna plachta s rozlohou 50 metrov štvorcových mohla ušetriť stanici 9 kg hydrazínu ročne, čo je nákladné, ak ju prepravujete zo Zeme na Mesiac.
Jednou misiou, ktorú pravdepodobne poznáte, je koncept Prielomovej hviezdy. Namiesto použitia svetla zo Slnka ako pohon, prielomová hviezdna hviezda dúfa, že použije výkonné lasery, ktoré urýchlia malé satelity na medzihviezdne rýchlosti.
Môže to byť prvá kozmická loď, ktorá kedy poslala domáce obrázky z iného hviezdneho systému. Urobili sme celú epizódu tejto a ďalšej ťažšej misie laserových plachiet s názvom Project Dragonfly.
Vesmírne agentúry bohužiaľ začlenili do svojich misií slnečné plachty, ako by som dúfal. Je to pochopiteľné, sú komplikované a krehké a vyžadujú presnú orientáciu. Dáva zmysel, že plánovači misií by používali osvedčené chemické rakety alebo účinné iónové motory na poháňanie svojich kozmických lodí cez slnečnú sústavu.
Ale ako sa začína a testuje stále viac a viac solárnych plachiet, inžinieri si budú istí najlepšími spôsobmi ich použitia v rámci misie. Dokážem si predstaviť budúcnosť, keď takmer každá misia má na palube záložnú slnečnú plachtu, len pre prípad, že sa s hlavným motorom niečo pokazí.
Vždy som bol fascinovaný možnosťou plachtenia na slnku a každý objav som sledoval a vzrušene som vykročil ďalej. Som naozaj rád, že to Planetárna spoločnosť dokázala pomocou testov. Celú misiu vykonali za 7 miliónov dolárov, financovaných členmi Planetárnej spoločnosti, súkromnými občanmi a kampaňou Kickstart. Ak chcete túto a budúce misie podporiť pri hľadaní slnečnej sústavy, prejdite na adresu planetetary.org a získajte viac informácií.
