Żeglując pośród gwiazd

Rakieta SpaceX Falcon Heavy wystartuje (a może już wystartowała) dziś z Florydy, wynosząc w kosmos  satelitę wielkości bochenka chleba, który nie będzie miał silnika, ale ogromny, poliestrowy  „słoneczny żagiel”.

Od dziesięcioleci napęd żaglowy był marzeniem naukowców, ale dopiero niedawno stał się rzeczywistością.

Pomysł może wydawać się szalony: napędzanie jednostki w kosmicznej próżni, bez silnika, bez paliwa i bez paneli słonecznych, ale za pomocą pędu fotonów – w tym przypadku pochodzących z naszego Słońca.

Pojazd kosmiczny, który został już chyba wystrzelony, zwany LightSail 2, został opracowany przez Planetary Society –  amerykańską organizację promującą eksplorację kosmosu, założoną w 1980 roku, a której współzałożycielem był legendarny astronom Carl Sagan.

Sam pomysł nie jest nowy. W XVII wieku Johannes Kepler mówił o żeglowaniu wśród gwiazd. Kepler sugerował, że żagle i statki „mogą zostać przystosowane do korzystania z niebiańskiej bryzy”, i „okazuje się, że tak jest naprawdę.  Nie jest to tylko poezja.

Budowa żagla słonecznego nie wymaga najnowocześniejszych technologii, jak by można było sądzić. Jest to w zasadzie duży kwadrat bardzo cienkiej folii (mniejszej niż szerokość ludzkiego włosa), który jest przy okazji ultralekki i bardzo dobrze odbija światło.

Statek kosmiczny LightSail 2 ma powierzchnię 32 metrów kwadratowych i jest wykonany z mylaru – rodzaju poliestru, który jest znany od lat 50. XX wieku.

Działanie napędu jest proste: gdy fotony odbijają się od żagla, oddają swój pęd i odbijają się lecąc w kierunku przeciwnym. Oczywiście im większy i bardziej błyszczący (lepiej odbijający światło) a jednocześnie lżejszy żagiel i sam statek kosmiczny, tym większa prędkość może zostać osiągnięta. Co prawda ciąg dostarczany przez te fotony jest niewielki – ale za to nieograniczony w czasie. Kiedy statek już znajdzie się na orbicie, nigdy nie zabraknie mu paliwa.

Japońska agencja kosmiczna uruchomiła żagiel słoneczny w 2010 roku, nazwany Ikaros, ale inni nie byli w stanie w pełni przetestować swojej koncepcji.

Czy teraz będzie inaczej?

Poprzednikiem statku był LightSail 1, wprowadzony na rynek w 2015 r. Jednak jego misja, która trwała kilka dni, napotkała problemy i miała na celu jedynie przetestowanie rozmieszczenia żagla.

LightSail 2 kosztował 7 milionów dolarów, co stanowi względnie małą kwotę w misjach kosmicznych. Przewiduje się, że pozostanie na orbicie przez rok i będzie stanowić bardziej definitywny dowód na to, że koncepcja napędu za pomocą żagla fotonowego ma sens.

Kilka dni po wystrzeleniu z Centrum Kosmicznego Kennedy’ego na Florydzie, LightSail 2 otworzy swoje zawiasowe panele słoneczne, a następnie rozmieści cztery trójkątne części swojego żagla, które razem tworzą ogromny kwadrat.

W tej demonstracji panele słoneczne zapewnią jedynie moc dla innych funkcji satelity, takich jak fotografowanie i komunikacja z z Ziemią. W miarę okrążania Ziemi, satelita zacznie zwiększać swoją wysokość dzięki ciśnieniu promieniowania słonecznego działającego na żagiel.

Co przyniesie ta technologia w najbliższej przyszłości?

Na początek może ułatwić eksplorację kosmosu. Choć żagiel przyśpiesza się znacznie wolniej niż statek kosmiczny napędzany paliwem, będzie on przyspieszał na  w przestrzeni non-stop, ostatecznie osiągając zapierające dech prędkości.

Innym zastosowaniem byłoby utrzymanie sondy w dowolnym punkcie stacjonarnym nad Ziemią, niekoniecznie tylko na orbicie stacjonarnej na równikiem. Coś takiego wymagałaby ciągłej pracy silników odrzutowych, które bez przerwy musiałyby zapobiegać naturalnemu orbitowaniu  Na przykład teleskop, który wypatruje asteroid w pobliżu Ziemi, lub satelita, który musi zostać unieruchomiony na stacjonarnej orbicie nad biegunem północnym. Oba takie kosmiczne statki musiałyby posiadać olbrzymią ilość paliwa. Dzięki żaglowi jednak utrzymywanie statków kosmicznych nieruchomo nad Ziemią byłoby możliwe bez paliwa. Fotony są dostępne wszędzie i przez nieograniczony czas.

 

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Dodaj komentarz