Teoria okazała się prawdziwa. Żagiel słoneczny działa i z powodzeniem napędza sondę LightSail 2

Artykuł/Nauka 02.08.2019
Teoria okazała się prawdziwa. Żagiel słoneczny działa i z powodzeniem napędza sondę LightSail 2

Teoria okazała się prawdziwa. Żagiel słoneczny działa i z powodzeniem napędza sondę LightSail 2

Sonda LightSail 2 znajduje się na orbicie od około miesiąca. Jednak dopiero w zeszłym tygodniu, kontrola misji zdecydowała się na rozpoczęcie jej najważniejszego testu – tj. wypróbowania żagla słonecznego w praktyce. Jak na razie eksperyment ten można nazwać pełnym sukcesem.

25 lipca, późnym wieczorem żagiel wykonany z materiału o grubości 4,5 mikrometra (sic!) został powoli rozwinięty na łączną powierzchnię 32 metrów kwadratowych. Taka rozpiętość miała zapewnić napęd satelicie, dzięki łapaniu rozpędzonych fotonów, emitowanych przez nasze Słońce. Zasada działania jest tu bardzo zbliżona do pływania żaglówką. Cząsteczki światła odbijają się od materiału, tym samym nadając pęd eksperymentalnemu satelicie.

Na Ziemi jednak energia emitowana przez odbijające się fotony jest tak mała, że żagle słoneczne nie mają żadnego sensu. W przestrzeni kosmicznej wypełnionej próżnią sprawa wygląda już trochę inaczej.

Żagiel słoneczny zamontowany na LightSail 2 działa lepiej, niż wynikało to z komputerowych symulacji

Od zeszłego tygodnia, kontrola misji stara się zoptymalizować ustawienia żagla tak, aby łapał on jak najwięcej światła oraz nadawał właściwy kierunek sondzie. Po tygodniu (wielu) prób i (kilku) błędów, można mówić już o wymiernym sukcesie. Sonda LightSail 2, w przeciągu ostatnich czterech dni zwiększyła apogeum swojej orbity o ok. 2 kilometry. Wszyscy członkowie zespołu odpowiedzialnego za jej sterowanie z Ziemi zgodnie przyznają, że jest to tylko i wyłącznie zasługa słonecznego napędu.

– Jesteśmy bardzo ucieszeni tym, że możemy ogłosić sukces misji w LightSail 2. Osiągnęliśmy dokładnie to, co chcieliśmy, czyli kontrolowany pokaz żeglugi słonecznej w statku typu CubeSat, opierającej się o zmianę orbity przy użyciu lekkiego ciśnienia Słońca. Nigdy wcześniej nie zrobiono czegoś takiego – powiedział Bruce Betts, człowiek odpowiedzialny za program LightSail i główny naukowiec The Planetary Society.

Ogłoszenie sukcesu nie oznacza bynajmniej, że to koniec eksperymentu. Naukowcy z Planetary Society chcą dowiedzieć się jak najwięcej o świetlnej żegludze. Chodzi tu oczywiście o rozgryzienie ustawień żagla słonecznego, tak aby odbijało się od niego jak najwięcej fotonów, co przekłada się oczywiście na większą moc samego napędu. I tak już teraz napęd radzi sobie całkiem nieźle. Z symulacji komputerowych wynikało, że LightSail 2 będzie w stanie podnosić swoją orbitę o ok. 500 metrów dziennie. W praktyce okazało się, że ta wartość jest prawie dwukrotnie wyższa i wynosi ok. 900 metrów.

Potencjał żagla słonecznego jest ogromny

Teoretycznie statek napędzany żaglem tego rodzaju może osiągnąć w próżni większą prędkość od statków z napędem rakietowym. Problem polega na tym, że zajęłoby to całą wieczność. Jednak naukowcy i inżynierowie z Planetary Society nie liczą na aż tak spektakularny efekt.

Chodzi po prostu o osiągnięcie akceptowalnej prędkości, z którą po naszym Układzie Słonecznym (albo jeszcze dalej) mogłyby w przyszłości poruszać się lekkie satelity (komunikacyjne, badawcze, etc.). W przypadku tego rodzaju urządzeń ogromne przyspieszenie jest w zasadzie mało ważne. O wiele bardziej liczy się fakt, że statki i satelity wyposażone w żagle słoneczne nie potrzebowałyby jakiegokolwiek paliwa do latania.

Gdybyśmy potrzebowali nieco większego przyspieszenia, to po rozłożeniu żagla w takiej satelicie zawsze można strzelić do niej laserową wiązką o dużej mocy (z laserów znajdujących się na Ziemi) i w ten sposób dać jej kopa na rozpęd. Pomysł ten zresztą jest brany pod uwagę przez Breaktrough Initiatives – przedsięwzięcie rosyjskiego miliardera, Yuriego Milnera, który chce zapisać się na kartach historii, jako hojny mecenas nauki. Jego projekt o nazwie Breaktrough Starshot zakłada wysłanie floty miniaturowych statków-sond, napędzanych właśnie żaglami słonecznymi w kierunku Alfa Centauri.

Zanim jednak komukolwiek uda się zrealizować plan Milnera, Light Sail 2 musi udowodnić, że przy pomocy energii wygenerowanej przez odbijające się od żagla fotony można podnieść orbitę satelitę, której rozmiar pozwoliłby na komercyjne zastosowanie. Jeśli tak się stanie, wynalazek powinien dość szybko trafić do zastosowań komercyjnych.

W porównaniu do tradycyjnych napędów, jest po prostu znacznie tańszy. Pozostaje tylko pytanie, co z tymi wszystkimi śmieciami latającymi po naszej orbicie. Materiał o grubości 4,5 mikrometrów jest bardzo delikatny i podatny na uszkodzenia mechaniczne, co w przypadku misji wykraczających poza nasz Układ Słoneczny może okazać się sporym problemem. Na razie jednak cieszmy się tą chwilą. W końcu udało nam się znaleźć kolejny i bardzo tani sposób na wykorzystanie energii słonecznej.

Dołącz do dyskusji