See artikkel avaldati algselt veebisaidil Supercluster, mis on pühendatud inimkonna suurimate kosmoseteemaliste lugude jutustamisele.
Carl Sagan unistas navigeerida Päikesesüsteemis purjedel, mida surusid päikesevalguse tuuleiilid, voogades välja meie peremehe tähest.
Nüüd on planeediühingu, mida juhib tegevjuht Bill Nye “Teadusmees”, eesmärk aidata muuta see unistus reaalsuseks satelliidi abil, mis pole suurem kui kingakast. Need "päikesepurjed", mida on katsetatud vaid korduvalt, võivad ühel päeval kanda kosmoselaevu teistele planeetidele või isegi teistele tähesüsteemidele.
Päikesepurjetamise järgmine etapp algas 24. juunil, kui SpaceX Falcon Heavy rakett tõstis Florida Kennedy kosmosekeskuse stardiplatsilt minema. Massiivse ninakoonuse sees, kahe tosina teise satelliidi hulgas, istus pisike kosmoselaev: leivapätsi suurune seade, mis oli mõeldud päikesevalguse rõhku rakendavate gosameeride purjede liikumiseks.
Veesõiduk nimega LightSail 2 võiks olla uue kosmoselendude ajastu algus - kosmosesõiduk loobub rakettmootoritest, millele nad on aastakümneid toetunud, ja seilavad elegantselt päikesetuule käes. Umbes seitse päeva pärast turuletoomist hüppab LightSail 2 oma mahutist välja, sirutab neli 13-jalast poomi ja võtab kasutusele neli Mylari peeglitaolist lehte, mis kokku moodustavad 340-ruutmeetrise tuulelohe kujuga purje. Järgmine osa on puhas kosmiline maagia.
Planeetide ühingu andmetel on LightSail 2 esimene veesõiduk, mis Maa orbiidil liikudes rangelt valguse abil navigeerib. Seejärel seob LightSail oma kõrguse tõstmiseks nagu purjekas, mis teenib selle, et ta on esimene kosmoselaev, mis purjetab meie planeedi ümber kõrgemale orbiidile. See taevaliku navigatsiooni funktsioon võiks olla veel üks samm Carl Sagani unistuse poole liikuda läbi kosmose peegelduvatel purjedel, mida liikuma panevad valguskiired.
**********
Mida te tunnete, kui hoiate oma käsi päikese käes? Kuumus. Kuid sooja sisse peidetud on surve, nii et te ei pane seda kunagi tähele. Valgus ise avaldab jõudu nagu tuuline tuuleke, kuid see on nii peen, et te ei paneks seda kunagi tähele. Maal on see umbes samaväärne teie käes oleva paberiklambriga.
Kuid kosmose peaaegu vaakumis võib isegi minirõhk avaldada suurt mõju, kuna see surub kogu aeg, tund pärast tundi, päevast päeva. Ja erinevalt raketikütusest on päikesevalgus tasuta ja praktiliselt piiramatu. Kui suudame seda jõudu kasutada, saame seda kasutada; kõik, mida vajame, on purjed. Nagu vanade tulevaste kosmoselaevade meremehed (ja kosmosereisijad) võiksid päikese abil end tohutu kosmilise avaruse juurde juhtida - või vähemalt nii kujutas Sagan seda ette.
Kosmosesüstiku skeem, mis vabastab kerge purje selle kaubaruumist. (JPL) Saganil oli suur visioon kosmoseuuringute tulevikust, kujutledes, et astromehed võtavad osa galaktikatevahelistest regattidest, võisteldes oma kosmoselaevade kaudu universumit tähevalguse jõu abil. Kuid ta polnud esimene, kes kujutas inimkonda purjetades valguse käes.
Neli sajandit tagasi voolas üle taeva komeet, mis köitis saksa astronoomi Johannes Kepleri tähelepanu. Ta märkas, et komeedi saba paistis selle taga laiali. Päikesevalgus peab tema arvates komeeti soojendama ja pinnast materjali vabastama. See nutikas tähelepanek ajendas Keplerit arvama, et päikesevalgus võib olla kasulik tõukejõu vorm.
"Varustage taevatuulega kohandatud laevu või purjesid ja leidub ka neid, kes vapustavad isegi seda tühjust, " kirjutas ta Galileole 1608. aastal.
Kepler elas keset teaduslikku taassündi, ajal, mil inimkond hakkas mõistma oma kohta kosmoses. Maa polnud Päikesesüsteemi keskpunkt, vaid tegelikult üks paljudest planeetidest, mis tiirlevad paljudest tähtedest. Kuna laevu - sel ajal tavalist reisimisvormi - juhivad tuuled, on täiesti loomulik, et Kepler kujutleks kosmoses seilavaid inimesi samamoodi, nagu meremehed mere ääres navigeerivad.
Kuid Kepleri unistuste realiseerumiseks kuluks sajandeid.
1865. aastal näitas James Clerk Maxwell maailmale, et valgus sisaldab energiapakette, mida nimetatakse footoniteks ja footonitel on hoog, mida saab teistele objektidele üle kanda. Kui footon puutuks kokku objektiga nagu läikiv päikesepurk, kannab see osa oma energiast edasi ja lükkab purje edasi.
Erinevad kergete purjeste kujundused. (Raquel Scoggin / superklaster) Pärast II maailmasõda järgnenud raketitegevuses tehtud edusamme ja Sputniku käivitamist 1957. aastal nihkus kosmose uurimise idee ootamatult ulme juurest reaalsusesse ja päikesepurjetamine tundus jällegi ahvatlevana tõukejõu vormis.
Varsti pärast selle loomist hakkas NASA kavandama ambitsioonikaid kosmoseülesandeid, sealhulgas rahastama mitmeid päikesepurje uuringuid. 1970-ndatel kooruti plaan komeediga kohtumiseks - sama komeet, mida Kepler taevalaotuses taevalaotuses sajandeid varem luusis. See kosmoselaev oleks varustatud päikesepurjega, kasutades oma teekonna jaoks päikeseenergiat. Kahjuks lammutati plaan enne seda, kui see võis stardiplatsile jõuda, kuid päikesepurjetamise idee elaks edasi.
NASA insener Lou Freedman, kes töötas sellel praegusel mitteaktiivsel missioonil, oli endiselt veendunud, et päikesepurjetamine on elujõuline elujõuline vorm. Ta (koos NASA reaktiivmootorite laboratooriumi endise juhi Carl Sagani ja Bruce Murrayga) asutas 1980. aastal suures osas Planeetide Ühingu, et muuta päikesepurjetamine reaalsuseks.
"Päikesepurjetamine on juba enne meie asutamist olnud kootud Planetaaride Ühingu DNA-sse, " räägib seltsi tegevjuht Jennifer Vaughn Superclusterile . "Kõigil kolmel meie asutajal oli päikesepurjetamise algusjärgus käsi."
**********
Suur väljakutse on välja mõelda, kuidas ehitada üles tohutu ülikerge päikesepurje ja seejärel seda kosmosesse soodsalt kosmosesse lasta. Kuid grupp kestis ja ühiskonna esimene päikesepurjetamisega seotud rünnak tabas 2005. aastal lõpuks kosmoselaeva nimega Kosmos 1 stardiplatsil. Kahjuks ei lasknud tulevane satelliit orbiidile, kukkudes Venemaa lähedal Venemaa lähedal alla. Barentsi meri. Veel kümme aastat möödub enne, kui Planeetide Selts saavutas oma esimese päikese purjetamise edu.
Päikesepurje skeem. (JPL) Missioonijuhid läksid tagasi joonestuslaua juurde ja otsustasid järgmise katse jaoks väiksema välja mõelda. Kuubikud - umbes leivapätsi suurused - olid plahvatanud kosmoselendude stseenile, pakkudes odavamat alternatiivi traditsioonilistele, mahukatele satelliitidele.
Bill Nye sõnul viis CubeSatsi tulek tegelikult praeguse ruudukujulise purjekujunduse juurde. "Ruudukujuline puri osutub üsna heaks lähtepunktiks ja päris heaks kujunduseks, " rääkis Nye Superclusterile.
Saadud veesõiduk, nimega LightSail 1, oli kosmose 1 vähendatud versioon. See kingakarbi suurune mini-satelliit, mis käivitati 2015. aastal, haaras raketi Atlas V ja lendas orbiidile koos õhuväe salajase kosmoselennukiga X-37B. .
Orbiidil olles tõestas LightSail 1, et suudab oma purje edukalt kosmosevaakumis kasutusele võtta. Kuid selle pisikese satelliidi ees seisid missiooni ajal lugematu arv probleeme, sealhulgas tarkvara tõrgete, signaalikaotuste ja akuga seotud probleemid. Pärast madal Maa orbiidil olnud tormilist aega pani pisike veesõiduk oma nime: neli läikivat mylar-purje, mis tõestab, et mahutate väikese pakendisse täis kerge purje.
Vaatamata tagasilöökidele oli LightSail 1 tehnoloogia demonstreerimisel edukas. Tähistamiseks lõi see tagasi ülima selfie. Kuid see pani ka inimesi üles otsima, püüdes veesõidukit märgata, kui see Maa kohal tõusis. Nye suutis isegi öösel märgata pisikest satelliidi sära, kui see möödus New Yorgi valgust reostatud taevast.
Vaid väheste osakestega, mis pidurdavad kerget purje pidurdades, võib see kiirendada kosmoselaeva aja jooksul väga suure kiiruseni. (Raquel Scoggin / superklaster) Sellesse punkti jõudmine oli Planetary Society jaoks tohutu saavutus - mittetulunduslik organisatsioon, mis moodustati kosmoseteaduse ja -uuringute edendamiseks. "Kosmos toob meis esile parima, " ütleb Bill Nye. "See meeldib kõigile inimestele ja rahvustele."
Seda missiooni (ja päikeseenergia purjetamise arendamist) on toetanud enam kui 40 000 Planetary Society liiget, annetades organisatsiooni rahastamiseks 5–1 miljonit dollarit.
"See on uskumatult harv juhus, kui inimene saab võimaluse osaleda uue kosmoselaeva tõukejõu tehnoloogia esimestel etappidel, " ütleb LightSaili missioonijuht Bruce Betts. “Neid pole nii palju. Algfaasis olemine, päikesepurjetamise esimesed sammud, on üsna au. “
**********
Aastate jooksul, mil Planeetide Ühing on ehitanud oma purjelaevu, on purjetama asunud ka teised maailmas.
Suurbritannias Surrey kosmosekeskuse rajatud 2015. aasta testimismissioon CubeSail käivitati, kuid seda ei õnnestunud korralikult rakendada. Kolmel teisel väikesel purjemissioonil - NASA NanoSail-D, Kanada CanX-7 ja Surrey's InflateSail - oli küll mõni edu, kuid nagu LightSail 1, piirdusid ka nende missioonid madala Maa orbiidil.
Päikesepurje skeem. (JPL) Jaapan on siiani päikesepurjetamisega kõige edukam olnud, kuna see on planeedidevaheline tuulelohe, mida kiirendab päikesekiirgus (IKAROS) ja mis loodi 2010. aastal ümber päikese, orbiidile. Kunagi sügavas kosmoses keerutas see 46-jalga laia laiuse. kandiline puri ja asus esimest korda ajaloos päikesepaiste jõu abil kiirust juhtima ja kiirust muutma.
Kosmoseaparaadil olid ka tuulelohe kujuga purje sisse põimitud päikeseelemendid, et toota elektrit. Rakkudelt ei loodetud lennu ajal palju energiat toota, vaid nad aitasid selle asemel olla tulevaste ioonide tõukemootorite proovialus.
IKAROS veetis järgmised kolm aastat kerge rõhu tõttu kiirenduse mõõtmisel. Samuti katsetati mitmesuguseid viise selle liikumise kontrollimiseks purje sisseehitatud vedelkristallide (mis sarnanevad elektroonilise LCD-ekraaniga) abil, mis võiksid reguleerida veesõiduki peegelduvust ja muuta selle kiirust. Paneelide kaudu voolav elekter suurendas peegelduvust, võimaldades kosmoselaeval kiirendada edasi, samal ajal kui voolu väljalülitamine muutis päikesevalguse rõhu hajusamaks.
Jaapani kosmoseametnikud väitsid, et IKAROS suutis kohandada nii oma kurssi kui ka suunitlust enne missiooni kavandatud lõppu 2015. aastal. Kontakt IKAROSiga on kadunud, kuid hilisem jälgimine näitab, et päikesepurje tiirleb jätkuvalt Päikese ümber Maa ja Veenuse vahel, ja selle orbiidi kuju muutub valguse rõhu muutumise tagajärjel jätkuvalt.
Kuid koos oma edusammudega näitavad IKAROSe andmed, et meil on veel pikk tee minna, enne kui päikesepurjetamise täieliku potentsiaali realiseerime. Planeetide ühing loodab, et kui kõik läheb plaanipäraselt, aitab LightSail 2 muuta päikesepurjetest kosmose kaudu lendamiseks usaldusväärse ja odava, nullkütuseta meetodi.
Sealt edasi on võimalused peaaegu piiramatud. Kerge purje abil võiks kosmoselaev minna kuule, asteroidide juurde, Jupiterisse - kõikjal puhub valguse tuul, ilma et oleks üldse kütust.
