Kde můžete cestovat ve vesmíru, záleží na tom, kolik paliva máte na palubě své rakety a jak efektivně ji můžete použít. Stačí je chytit.
A právě teď testuje nová kosmická loď společnosti Planetetary Society LightSail 2, jak dobře to bude fungovat.
Sluneční plachty jsou důmyslným nápadem, o kterém se poprvé zmínil Johannes Kepler již v 16. století, když si představoval, že plachty a lodě mohou být přizpůsobeny kosmickému cestování. Samozřejmě ještě plně nerozuměl zapojené fyzice.
Ale s významnými objevy ve fyzice částic a kvantové mechaniky na počátku 20. století si vědci uvědomili, že samotné světlo by se mohlo chovat jako vítr, který fouká plachtu ve vesmíru.
Přestože fotony nemají žádnou hmotnost, mohou předat impuls, když se odrazí od vysoce reflexního povrchu - je to lehká plachta. Není to moc, ale ve vakuu vesmíru neexistuje odpor vzduchu ke zpomalení plachty. S dostatkem fotonů a dostatkem času může lehká plachta zrychlit na neuvěřitelně vysoké rychlosti.
Pomocí chemické rakety byste mohli přeměnit celou hmotu pozorovatelného vesmíru na raketové palivo a nedostali byste malou kosmickou loď rychleji než 0,2% rychlosti světla. Ale lehká plachta vás teoreticky může přivést k relativistickým rychlostem, cestujícím z hvězdy do hvězdy v lidském životě.
Vzhledem k tomu, že neomezený volný pohon pochází ze Slunce a jsou možné obrovské rychlosti, proč tam nejsou sluneční plachty všude?
Dobrá otázka.
Je to otázka, kterou Planetární společnost posedla už léta, a konečně spustili skutečnou sluneční plachtu, aby se pokusili zjistit, jak dobře skutečně fungují.
V roce 2005 se pokusili zahájit první sluneční plachtu na světě, Cosmos 1, ale raketa ji zničila. Poté se vrátili do práce a vyvinuli LightSail 1, který byl zahájen v roce 2015 a úspěšně otestovali nasazení solárních plachet ve vesmíru.
A konečně v roce 2019 byla Planetární společnost připravena na skutečnou plavbu ve vesmíru.
25. června 2019 odstartoval SpaceX Falcon Heavy raketu Cape Canaveral na Floridě a nesl 24 kosmických lodí pro misi STP-2 letectva USA. Bylo to potřetí, co Falcon Heavy zahájil, a všichni jsme doufali, že úspěšně přistane ve své střední fázi. Uh, ne tolik, to je stále na seznamu úkolů. O tomhle videu však není.
Falcon Heavy nesl kromě tajemných družic letectva také LightSail 2 planetární společnosti na palubě kosmické lodi Prox-1, kterou vypustil v nadmořské výšce 720 kilometrů.
Poté 23. července 2019 kosmická loď nasadila sluneční plachtu.
Otevřela sklopná solární pole a poté rozvinula čtyři pásové měřicí plachty, navinula své 4 trojúhelníkové plachty a rozložila 32 čtverečních metrů plachetnice.
Je důležité si uvědomit, že tato kosmická loď je malá, s hmotností pouhých 5 kg nebo 11 liber, o velikosti bochníku chleba.
Když se kosmická loď obíhá kolem Země, houpe se svými plachtami do a ze slunečního světla, přičemž každé období zvyšuje svou oběžnou dráhu o několik set metrů denně.
To zní skvěle, bohužel, LightSail 2 nemá na palubě řídicí systémy, které by dostatečně pečlivě kontrolovaly jeho úhel, aby zůstaly na oběžné dráze po neurčitou dobu.
Zatímco zvedá svou oběžnou dráhu na jedné straně Země o několik set metrů denně, nemůže plachty naklonit dostatečně přesně, aby zabránil snížení její oběžné dráhy na druhé straně planety. Nakonec se ponoří do zemské atmosféry a vyhoří.
Ale doufejme, že se inženýři Planetární společnosti konečně naučili, jak praktická může být sluneční plachta pro průzkum vesmíru.
Je stále na oběžné dráze a posílá zpět úžasné fotografie naší domovské planety.
Když LightSail 2 společnosti Planetární společnost odesílá domácí data a učí řídícím misí plachtění ve vesmíru, budou to cenné lekce pro budoucí mise, které by tuto technologii mohly použít jako skutečnou metodu pohonu.
Jednou z misí v dílech je NASA Nearster Earth Asteroid Scout nebo NEA Scout. Tato mise Cubesat by mohla letět jako sekundární užitečné zatížení s prvním testem NASA Space Launch System, uncrewed mise EM-1, která mohla být zahájena již v červnu 2020.
Po nasazení z Orionovy tobolky by NEA Scout rozvinul své sluneční plachty, dvakrát větší než LightSail 2, a pak strávil dva roky cestováním do asteroidu blízkého Země, aby si ho prohlédl zblízka.
Dosud neznáme cíl, ale potenciálním cílem by mohl být objekt Země blízkého Země 1991 VG, který byl objeven v roce 1991 krátce před tím, než prošel kolem vzdálenosti Země od Měsíce. A pak se to vrátilo v srpnu 2017. Chceme na tuto skálu dohlížet jako na potenciální hrozbu, ale také jako pokladnici kovů a minerálů, která by mohla pomoci podpořit budoucí průzkum Sluneční soustavy.
Další misí, která by mohla použít sluneční plachtu, je japonský model Kite-Craft pro průzkum a kosmonautiku ve vnější sluneční soustavě nebo OKEANOS. Jednalo by se o misi na trojské asteroidy, které jsou umístěny v L4 a L5 Sun-Jupiter Lagrange Points.
Toto je ideální místo pro studium asteroidů, protože Jupiter a sluneční gravitace zachytily velké množství na jednom místě a mise může snadno ochutnat mnoho různých asteroidů.
OKEANOS by měl hybridní solární plachtu zakrytou solárními panely, které by také používal k dodávce elektřiny pro své přístroje a iontový motor.
Japonsko bylo jednou z prvních zemí, které kdy testovaly sluneční plachtu, s misí IKAROS, která byla nasazena v roce 2010, a nakonec pomocí sluneční plachty získala stovky metrů za sekundu rychlosti.
OKEANOS možná dokonce přijde s landerem. Díky jejich zkušenostem s Hayabusa2 a asteroidem Ryugu se JAXA dozvěděla obrovské množství o přistávání a sběru vzorků z malých asteroidů.
Pokud vše půjde dobře, OKEANOS zahájí v polovině roku 2020 na palubě startovací vozidlo H-IIA, pomocí několika gravitačních asistencí vyrazí na cestu do Jupiteru. A pokud je mise opravdu úspěšná, může to přinést i vzorek trojského asteroidu domů.
NASA dokonce uvažuje o přidání sluneční plachty k Lunární bráně Deep Space. Na speciální plánovací akci pro Deep Space Gateway v roce 2017 představili členové kanadské kosmické agentury koncept sluneční plachty, která by mohla být přidána do stanice. Probíhající světlo ze Slunce by poskytovalo stálý tah, který by stanice mohla použít k udržení své oběžné dráhy bez pohonu. Koná se na kanadské robotické paži - co jiného - 50 čtverečních metrů sluneční plachta by mohla zachránit stanici 9 kg hydrazinu ročně, což je nákladné přenášet ze Země na měsíc.
Jednou z misí, kterou pravděpodobně znáte, je koncept Průlomové Starshot. Místo použití světla ze Slunce jako pohon, průlomový Starshot doufá, že použije výkonné lasery, které urychlí malé satelity k mezihvězdným rychlostem.
Mohlo by to být první kosmické lodi, která kdy poslala domácí obrázky z jiného hvězdného systému. Udělali jsme celou epizodu na této a další těžší laserové plachetnici nazvané Project Dragonfly.
Bohužel to trvalo déle, než vesmírné agentury začleňovaly do svých misí sluneční plachty, než jsem doufal. Je to pochopitelné, jsou komplikované a křehké a vyžadují přesnou orientaci. Dává smysl, aby plánovači misí používali osvědčené chemické rakety nebo účinné iontové motory k pohonu své kosmické lodi přes Sluneční soustavu.
Ale jak se stále více a více solárních plachet vypouští a testuje, inženýři si budou více jistí, jak nejlépe je použít jako součást mise. Dokážu si představit budoucnost, když téměř každá mise má na palubě záložní sluneční plachtu, jen pro případ, že se u hlavního motoru něco pokazí.
Vždycky mě fascinovala možnost plachtění na solární energii a každý objev jsem sledoval a kupředu se vzrušením sledoval. Jsem opravdu rád, že to Planetární společnost díky svým testům dosáhla tak daleko. Udělali celou misi za 7 milionů dolarů, financované členy Planetární společnosti, soukromými občany a kampaní Kickstart. Pokud chcete tuto a budoucí mise podpořit při prozkoumávání Sluneční soustavy, přejděte na planetary.org a zjistěte více.
