Tas, kur jūs varat ceļot kosmosā, ir atkarīgs no tā, cik propelenta esat atradies uz raķetes un cik efektīvi jūs to varat izmantot. Jums vienkārši jānoķer viņi.
Un šobrīd Planetary Society jaunais kosmosa kuģis LightSail 2 izmēģina, cik labi tas darbosies.
Saules buras ir ģeniāla ideja, par kuru vispirms domāja Johanness Keplers 1600. gados, kad viņš iedomājās, ka buras un kuģus var pielāgot ceļojumiem kosmosā. Protams, viņš vēl pilnībā nesaprata iesaistīto fiziku.
Bet ar lieliem atklājumiem daļiņu fizikā un kvantu mehānikā 20. gadsimta sākumā zinātnieki saprata, ka gaisma pati var rīkoties kā vējš, kas kosmosā pūš buras.
Lai arī fotoniem nav masas, tie var dot impulsu, atlecot no ļoti atstarojošas virsmas - šī ir viegla bura. Tas nav ļoti daudz, bet kosmosa vakuumā nav gaisa pretestības, lai palēninātu buras ātrumu. Ar pietiekamu daudzumu fotonu un pietiekami daudz laika viegla bura var paātrināties līdz neticami lielam ātrumam.
Izmantojot ķīmisku raķeti, jūs varētu pārveidot visu novērojamā Visuma masu raķešu degvielā, un jūs nesaņemtu nelielu kosmosa kuģi, kas gaismas ātrumā pārsniedz 0,2%. Bet viegla bura teorētiski var sasniegt relativistiskus ātrumus, pārvietojoties no zvaigznes uz zvaigzni cilvēka dzīves laikā.
Tā kā no Saules nāk neierobežots brīvais propelents un ir iespējami milzīgi ātrumi, kāpēc visur nav saules buras?
Labs jautājums.
Tas ir jautājums, par kuru Planētu Sabiedrība jau ilgus gadus ir apsēdusies, un viņi beidzot ir uzsākuši īstu saules buru, lai mēģinātu saprast, cik labi viņi patiesībā darbojas.
Jau 2005. gadā viņi mēģināja palaist pasaulē pirmo saules buru Cosmos 1, taču raķetes kļūda to iznīcināja. Pēc tam viņi devās atpakaļ uz darbu, izstrādājot LightSail 1, kas tika palaists 2015. gadā un veiksmīgi pārbaudīja viņu saules buras izvietojumu kosmosā.
Un visbeidzot, 2019. gadā Planētu biedrība bija gatava faktiski izmēģināt burāšanu kosmosā.
2019. gada 25. jūnijā no Floridas Cape Canaveral sprādziena SpaceX Falcon Heavy veica 24 kosmosa kuģus ASV gaisa spēku misijai STP-2. Šī bija trešā reize, kad sāka darboties Falcon Heavy, un mēs visi cerējām, ka tā veiksmīgi nolaidīsies vidējā posmā. Uh, ne tik daudz, tas joprojām ir aktīvo darbu sarakstā. Bet tas nav par šo video.
Jebkurā gadījumā, papildus noslēpumainajiem gaisa spēku satelītiem, Falcon Heavy uz sava kosmosa kuģa Prox-1 nesja Planetary Society's LightSail 2, kuru tas izlaida 720 kilometru augstumā.
Tad 2019. gada 23. jūlijā kosmosa kuģis izvietoja savu saules buru.
Tas atvēra savus veramos saules masīvu blokus un pēc tam atskrūvēja četras, mērlentei līdzīgas buras bijas, izlocot tās 4 trīsstūrveida buras, izvietojot 32 kvadrātmetrus buras laukuma.
Ir svarīgi atzīmēt, ka šis kosmosa kuģis ir niecīgs, tā svars ir tikai 5 kg vai 11 mārciņas, apmēram maizes klaipa lielumā.
Apkārt Zemei riņķojot, kosmosa kuģis savas buras pagriež saules gaismā un ārā no tās, katru periodu paceļot orbītā par dažiem simtiem metru dienā.
Tas izklausās lieliski, diemžēl, LightSail 2 nav vadības sistēmu uz kuģa, lai pietiekami uzmanīgi kontrolētu tā leņķi, lai paliktu orbītā uz nenoteiktu laiku.
Kamēr tas paceļ savu orbītu vienā Zemes pusē par vairākiem simtiem metru dienā, tas nevar pietiekami precīzi noliekt bortus, lai novērstu orbītas nolaišanu planētas otrā pusē. Galu galā tas iegremdēsies Zemes atmosfērā un sadegs.
Bet, cerams, Planētu biedrības inženieri beidzot būs iemācījušies, cik praktiska saules buru var būt kosmosa izpētei.
Tas joprojām atrodas orbītā un sūta lieliskus mūsu mājas planētas attēlus.
Tā kā Planetāru sabiedrības LightSail 2 sūta mājas datus, mācot misiju kontrolieriem kuģot kosmosā, tā būs vērtīga mācība nākamajām misijām, kuras varētu izmantot šo tehnoloģiju kā reālu vilces metodi.
Viena no misijām darbos ir NASA tuvo Zemes asteroīdu skauts jeb NEA skauts. Šī Cubesat misija varētu lidot kā sekundārā krava ar pirmo NASA Kosmosa palaišanas sistēmas pārbaudi - neskrūvēto EM-1 misiju, kas varētu sākties jau 2020. gada jūnijā.
Pēc izvietošanas no Orion kapsulas NEA Scout atraisīs savas saules buras, kas ir divreiz lielākas par LightSail 2, un pēc tam divus gadus pavadīs, dodoties ceļojumā uz Zemes tuvojošos asteroīdu, lai to tuvāk izpētītu.
Mēs vēl nezinām mērķi, bet potenciālais galamērķis varētu būt objekts Zemes tuvumā 1991. gada VG, kurš tika atklāts 1991. gadā neilgi pirms tā nobraukšanas apmēram no Zemes līdz Mēnesim. Un tad tas atgriezās 2017. gada augustā. Mēs vēlamies sekot līdzi šim iežam kā potenciālajam draudam, kā arī metālu un minerālu dārgumu krātuvei, kas varētu palīdzēt atbalstīt Saules sistēmas turpmāko izpēti.
Vēl viena misija, kurā varētu izmantot saules buras, ir Japānas Oversize Kite kuģis izpētei un astronautikai ārējā saules sistēmā vai OKEANOS. Tā būtu misija Trojas asteroīdiem, kas atrodas L4 un L5 Sun-Jupitera Lagranža punktos.
Šī ir ideāla vieta asteroīdu izpētei, jo Jupiters un Saules gravitācija ir ieslodzījuši lielu skaitu vienā vietā, un misija var viegli izraudzīties daudzus un dažādus asteroīdus.
OKEANOS būtu jaukta saules bura, kas pārklāta ar saules paneļiem un ko tā arī izmantotu, lai nodrošinātu elektrību saviem instrumentiem un jonu motoru.
Japāna bija viena no pirmajām valstīm, kas jebkad izmēģināja saules buras ar savu IKAROS misiju, kas tika izvērsta 2010. gadā, un galu galā, izmantojot saules buras, ieguva simtiem metru sekundē ātrumu.
OKEANOS varētu nākt pat ar zemi. Pateicoties viņu pieredzei ar Hayabusa2 un asteroīdu Ryugu, JAXA ir iemācījies milzīgu daudzumu par sīku asteroīdu nolaišanos un paraugu ņemšanu.
Ja viss noritēs labi, OKEANOS 2020. gadu vidū uzsāks H-IIA nesējraivu, izmantojot vairākus smaguma palīglīdzekļus, lai veiktu braucienu uz Jupiteru. Un, ja misija būs patiešām veiksmīga, tā, iespējams, pat atgriezīs Trojas zirga asteroīda paraugu mājās.
NASA pat apsver iespēju pievienot saules buras Deep Space Lunar Gateway. Īpašā Deep Space Gateway plānošanas pasākumā 2017. gadā Kanādas Kosmosa aģentūras locekļi iepazīstināja ar saules buras koncepciju, ko varētu pievienot stacijai. Pastāvīgā saules gaisma nodrošinās pastāvīgu vilci, kuru stacija varētu izmantot, lai saglabātu savu orbītu bez piedziņas. Izvietojot to uz Kanādas robotizēto roku - kas gan cits - 50 kvadrātmetru saules bura varētu stacijai ietaupīt 9 kg hidrazīna gadā, kas ir dārgi pārvadāt no Zemes uz Mēnesi.
Viena no misijām, kuru jūs, iespējams, pazīstat, ir izrāviena Starshot koncepcija. Tā vietā, lai kā piedziņu izmantotu saules gaismu, Breakthrough Starshot cer izmantot jaudīgus lāzerus, kas paātrinās sīkos satelītus līdz starpzvaigžņu ātrumam.
Šie varētu būt pirmie kosmosa kuģi, kas jebkad sūta mājas attēlus no citas zvaigžņu sistēmas. Mēs esam paveikuši veselu epizodi par šo un vēl vienu smagāku lāzera buras misiju ar nosaukumu Project Dragonfly.
Diemžēl kosmosa aģentūrām ir vajadzīgs ilgāks laiks, lai savās misijās iekļautu saules buras, nekā es būtu cerējis. Tas ir saprotams, tie ir sarežģīti un trausli, un tiem nepieciešama precīza orientācija. Ir loģiski, ka misiju plānotāji izmantotu pārbaudītas ķīmiskās raķetes vai efektīvus jonu dzinējus, lai stumtu savus kosmosa kuģus pāri Saules sistēmai.
Tā kā arvien vairāk un vairāk saules buras tiek palaistas un pārbaudītas, inženieri kļūs pārliecinātāki par labākajiem veidiem, kā tos izmantot misijas ietvaros. Es varu iedomāties nākotni, kad gandrīz katrā misijā ir rezerves saules buras, tikai gadījumā, ja ar galveno motoru kaut kas noiet greizi.
Mani vienmēr ir fascinējis saules burāšanas iespējas, un es esmu vērojis katru atklājumu un ar aizrautību solis uz priekšu. Es tiešām priecājos, ka Planētu biedrība ar saviem testiem ir tik tālu sasniegusi. Viņi veica visu misiju par 7 miljoniem dolāru, ko finansēja Planetārās biedrības biedri, privātpersonas un Kickstart kampaņa. Ja vēlaties atbalstīt šo un nākamās misijas, lai palīdzētu izpētīt Saules sistēmu, dodieties uz planetary.org, lai uzzinātu vairāk.
