LightSail 2 to pirms pieciem mēnešiem izvērsa saules burā, un tas joprojām riņķo ap Zemi. Tas ir veiksmīgs saules buru kosmosa kuģa potenciāla demonstrējums. Tagad The Planetary Society LightSail 2 komanda ir izlaidusi rakstu, kurā aprakstīti viņu līdzšinējie atklājumi.
Saules buras koncepcija jau kādu laiku pastāv, līdz pat Johanesam Kepleram. Atpakaļ 1607. gadā Halley komēta gāja virs galvas, un Keplers pamanīja, kā komētas aste straumē prom no Saules. Viņš pareizi domāja, ka izrādās, ka saules gaisma ir atbildīga. Vēstulē Galileo, kas ir sava veida slavenā astronomijas aprindās, Keplers sacīja: “Nodrošiniet kuģus vai buras, kas pielāgotas debesu vēsmām, un būs daži, kas drosmīgi izturēsies pat uz šo tukšumu”. Diezgan vēss.
Protams, Keplers nevarēja zināt, cik labi viņam klājas. Bet tagad, pateicoties The Planetary Society un citiem, mēs to darām.
Planētu biedrība ir pioniere saules burāšanas jomā. LightSail 2 faktiski ir viņu trešais kosmosa kuģis ar saules buru, kas seko LightSail 1 pēdās, un viņu sākotnējais priekšgājējs Cosmos 1, kurš nesasniedza orbītu, kad tā raķete neizdevās. Trešais saules buru kosmosa kuģis, saukts par LightSail 3, sasniegs Saules-Zemes libration punktu L1, ja viss notiks labi.
Kā viens no pirmajiem kosmosa kuģiem, kas peld ar saules burām, LightSail 2 mums māca vērtīgas nodarbības par saules burāšanas iespējām un ierobežojumiem. 10. janvārī Planētu biedrība izdeva rakstu, kurā aprakstītas dažas no šīm stundām. Darba nosaukums ir “LightSail 2 Solar Bail kosmosa kuģa orbīta un attieksme”.
LightSail 2 lēnām padodas vilkšanai un kļūst arvien tuvāk Zemei. Kad tā tika izlikta, orbītas modelēšana paredzēja, ka tā nokristīs uz Zemi apmēram gadu pēc tās buras izlikšanas. Bet kosmosa kuģis atrodas Zemes orbītā aptuveni 720 km (447 jūdzes) augstumā daudz vairāk nekā citi satelīti un kosmosa kuģi, piemēram, Starptautiskā kosmosa stacija, kas riņķo ap 400 km (249 jūdzes).
Ir salīdzinoši maz datu par atmosfēras blīvumu šajā augstumā un par tā rezultātā radušos orbītas sabrukumu, tāpēc viena gada prognoze nebija precīza. Bet, pateicoties LightSail 2, mēs tagad zinām, ka atmosfēras vilkme šajā augstumā ir pietiekami spēcīga, lai vilktu LightSail 2 Zemes virzienā. Viens no iemesliem, kāpēc tas ir kosmosa kuģis, ne vienmēr ir saules burāšana.
Katrā 100 minūšu orbītā LightSail 2 pavada tikai apmēram 28 minūtes, uzņemot saules fotonus, un tas ir vienīgais, kad tas var mainīt savu trajektoriju. Pārējais laiks tiek pavadīts vai nu aptumsumā, virzoties tieši pret Sauli, vai pielāgojot tās orientāciju. Ar 28 minūšu faktisko burāšanas laiku nepietiek, lai pilnībā neitralizētu atmosfēras pretestību.
Tā ir tikai viena no lietām, ko Planētu biedrība ir iemācījusies no sava projekta LightSail 2. Bet šajās orbītās ir arī citi mainīgie.
Komanda salīdzināja LightSail 2 sniegumu, kad tas bija orientēts nejauši, salīdzinot ar to, kad tas bija aktīvi orientēts uz saules burāšanu. Viņi atklāja, ka tad, kad kosmosa kuģis bija nejauši orientēts, tā orbītas puslīdz galvenā ass samazinājās par 34,5 metriem dienā. Aktīvi orientējoties, tas pats pasākums saruka tikai par 19,9 metriem dienā. Bet tā orbītā ir daudz variāciju, un dažreiz mazais kosmosa kuģis savu orbītu palielināja par 7,5 metriem dienā.
Videoklipā ir parādīta viena LightSail 2 orbīta. Ievērojiet sarkanās un zilās līnijas, kas atrodas kosmosa kuģa virspusē. Sarkanā līnija norāda Saules virzienu, un zilā līnija ir vietējā magnētiskā lauka virziens. Tuvojoties Saulei, kosmosa kuģis apņem savas buras, un, aktīvi kuģojot, tas pagriež buras, lai noķertu Saules fotonus. Saules līdz -Z leņķis mainās no aptuveni 90 grādiem līdz aptuveni 0 grādiem.
Kopumā saules burāšana nevar pārvarēt atmosfēras noturību, bet tas nav tas, kam šie kosmosa kuģi ir īsti paredzēti. Viņu potenciāls slēpjas starpplanētu ceļojumos bez atmosfēras un planētas aptumsuma efektiem. NASA kosmosa kuģis NEA Scout (Near Earth Asteroid Scout) pavadīs divus gadus zem saules buru piedziņas, lai sasniegtu asteroīdu, lai gan tas saņems sākotnēju dzinēja stimulu no aukstas gāzes virzuļiem.
Piecu mēnešu laikā pēc tā izvietošanas LightSail 2 apogejs un perigejs ir pārvietojušies ar velosipēdu augšup un lejup. Tūlīt pēc izvietošanas kosmosa kuģis pacēla savu apogeju, padarot to par pirmo kosmosa kuģi, kas peld ar saules buru. Tajā pašā laikā perigee samazinājās. Oktobra beigās tā piedzīvoja tendences maiņu un decembrī.
Ir daži iemesli, kāpēc orbīta iet cauri šiem cikliem. Pirmkārt, Zeme ir oblēts sfēras, nevis lode. Tas nozīmē, ka tā diametrs pie ekvatora ir apmēram 42 km (26 jūdzes) lielāks nekā pie stabiem. Tas liek kosmosa kuģim izjust precesiju vai nestabilitāti.
Otrs iemesls LightSail 2 apogeja / perifērijas cikliem ir Zemes ceļš ap Sauli. Šīs kustības maina leņķi starp Sauli un kosmosa kuģa apogeja un perigeja pozīcijām.
LightSail 2 ir lielisks demonstrācijas kosmosa kuģis, taču tam ir ierobežojumi. Viens no tiem ir tā vienīgais impulss. Kosmosa kuģis izmanto šo riteni, lai orientētos vai nu paralēli, vai perpendikulāri Saules stariem, atkarībā no tā, vai tas apspiež savas buras vai aktīvi kuģo. Sākumā zemes apkalpe to darīja manuāli, kas nebija efektīvs. Tagad viņi ir automatizējuši procesu, un tā rezultātā kosmosa kuģis darbojas labāk.
Bet visa šī procesa laikā komanda iemācījās vienu no savām vērtīgajām mācībām. Biežas buras orientācijas izmaiņas piešķir būtisku impulsu kosmosa kuģim. Viena no galvenajām tehniskajām problēmām ir šī impulsa pārvaldīšana.
Vēl viena nodarbība ir saistīta ar saules enerģiju. Saules buras ir paredzētas tikai saules burāšanai. LightSail 2 ir daži ļoti mazi saules paneļi, kas nodrošina kosmosa kuģa niecīgo enerģijas patēriņu.
Sākotnējā konstrukcija prasīja mazus saules paneļus abās kuģa pusēs, bet vienas puses paneļi tika noņemti, lai turētu īpašus spoguļus, kas nepieciešami lāzera darbības rādiusam, lai noteiktu tā precīzo attālumu no Zemes. Bet tagad, kad tikai vienā pusē ir saules enerģija, dažreiz šos paneļus aizsedz buras. Tas noved pie piezemēšanās. Komanda zināmā mērā ir spējusi to novērst, pārvaldot kosmosa kuģa enerģijas patēriņu un tā attieksmes kontroles režīmu. Bet tā ir laba mācība nākotnes kosmosa kuģim ar saules burām.
LightSail 2 komanda ir pievienojusi arī citu režīmu kosmosa kuģim, kuru viņi sauc par Saules rādīšanas režīmu.
Režīms, kas norāda uz sauli, ļaus kosmosa kuģa saules burām visu orbītas laiku vērst pret Sauli. Tas ierobežos kosmosa kuģa atkārtotu orientāciju, lai samazinātu biežo orientācijas izmaiņu efektu, kas kosmosa kuģim piešķir problemātisku impulsu ar impulsa riteni. Tas palīdz arī saules bateriju akumulatora uzlādē, lai gan tas nemazinās orbītas sabrukšanu.
Jaunais režīms palīdzēs arī ar kosmosa kuģa precizitāti un piešķirs tam konsekventāku starta pozīciju vilces manevru ieslēgšanā / izslēgšanā.
Planētu biedrība plāno cieši novērot kosmosa kuģa orbītas sabrukšanu, lai redzētu, kādu iespaidu rada pašas buras. Tas galvenokārt attiecas uz citām komandām, kuras pēta, kā vilkt buras var mērķtiecīgi izmantot kosmosa kuģa orbītā.
Viņi arī turpinās fotografēt. Attēlu galvenais iemesls ir buras stāvokļa kontrole, taču tās ir arī patīkamas acu konfektes.
Plašāku informāciju par LightSail 2 varat uzzināt The Planetary's Society vietnē. Viņi ir bezpeļņas sabiedrība, tāpēc jūs varat pievienoties, ja vēlaties piedalīties viņu misijā. Tas ir lielisks veids, kā pilsoņi var dot savu ieguldījumu.
Vairāk:
- Paziņojums presei: lūk, ko mēs līdz šim esam uzzinājuši no LightSail 2
- Pilns ziņojums: Kosmosa kuģa LightSail 2 saules buru orbīta un attieksme
- Planētu sabiedrība: stāsts par LightSail, 1. daļa
