LightSail 2 นำไปใช้กับเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์เมื่อห้าเดือนที่ผ่านมาและยังคงโคจรรอบโลก เป็นการสาธิตที่ประสบความสำเร็จเกี่ยวกับศักยภาพของยานอวกาศแล่นเรือพลังงานแสงอาทิตย์ ตอนนี้ทีม LightSail 2 ที่ The Planetary Society ได้เผยแพร่รายงานสรุปผลการวิจัยจากภารกิจจนถึงขณะนี้
แนวคิดของเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับรอบในขณะที่ในทางกลับไปที่โยฮันเนสเคปเลอร์ในความเป็นจริง ย้อนกลับไปในปี 1607 ดาวหางของ Halley ผ่านโอเวอร์เฮดและเคปเลอร์สังเกตว่าหางของดาวหางไหลออกจากดวงอาทิตย์อย่างไร เขาคิดว่าอย่างถูกต้องตามที่ปรากฎว่าแสงอาทิตย์รับผิดชอบ ในจดหมายถึงกาลิเลโอที่มีชื่อเสียงในแวดวงดาราศาสตร์เคปเลอร์กล่าวว่า“ ให้เรือหรือใบเรือที่ปรับให้เหมาะกับสายลมแห่งสวรรค์และจะมีบางคนที่กล้าหาญแม้จะเป็นโมฆะ” สวยเท่ห์
แน่นอนว่าไม่มีทางที่เคปเลอร์จะรู้ว่าเขาเป็นอย่างไร แต่ตอนนี้ต้องขอบคุณ The Planetary Society และคนอื่น ๆ ที่เราทำ
The Planetary Society เป็นผู้บุกเบิกด้านการแล่นเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ LightSail 2 เป็นยานอวกาศโซล่าเซลลำที่สามของพวกเขาตามด้วยเสียงฝีเท้าของ LightSail 1 และบรรพบุรุษดั้งเดิมของพวกเขาคือ Cosmos 1 ซึ่งไม่สามารถเข้าถึงวงโคจรได้เมื่อจรวดปล่อยไม่สำเร็จ ยานอวกาศโซล่าเซลลำที่สามเรียกว่า LightSail 3 จะไปถึงจุดปรับเทียบ Sun-Earth L1 หากทุกอย่างเป็นไปด้วยดี
ในฐานะหนึ่งในยานอวกาศแล่นเรือพลังงานแสงอาทิตย์ลำแรก LightSail 2 กำลังสอนบทเรียนที่มีค่าเกี่ยวกับศักยภาพและข้อ จำกัด ของการแล่นเรือพลังงานแสงอาทิตย์ เมื่อวันที่ 10 มกราคมสมาคมดาวเคราะห์ได้ออกเอกสารสรุปบทเรียนบางส่วน บทความนี้มีชื่อว่า“ ประสิทธิภาพวงโคจรและทัศนคติของยานอวกาศ Sail Solar LightSail 2”
LightSail 2 ค่อย ๆ จำนนต่อการลากและเข้ามาใกล้โลกมากขึ้น เมื่อมันถูกนำไปใช้การสร้างแบบจำลองวงโคจรทำนายว่ามันจะตกสู่พื้นโลกประมาณหนึ่งปีหลังจากที่เรือถูกนำไปใช้ แต่ยานอวกาศนั้นอยู่ในวงโคจรของโลกสูงประมาณ 720 กม. (447 ไมล์) ซึ่งสูงกว่าดาวเทียมและยานอวกาศอื่น ๆ เช่นสถานีอวกาศนานาชาติซึ่งโคจรรอบ 400 กิโลเมตร (249 ไมล์)
มีข้อมูลค่อนข้างน้อยเกี่ยวกับความหนาแน่นของบรรยากาศที่ระดับความสูงนั้นและจากการสลายตัวของวงโคจรที่เกิดขึ้นดังนั้นการทำนายหนึ่งปีจึงไม่แม่นยำ แต่ด้วย LightSail 2 ตอนนี้เรารู้แล้วว่าการลากชั้นบรรยากาศที่ระดับความสูงนั้นแข็งแกร่งพอที่จะดึง LightSail 2 ไปยังโลกหนึ่งในเหตุผลที่ยานอวกาศไม่ได้แล่นเรือด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เสมอไป
ในแต่ละวงโคจร 100 นาที LightSail 2 ใช้เวลาประมาณ 28 นาทีในการจับโฟตอนแสงอาทิตย์และนั่นเป็นครั้งเดียวที่มันสามารถเปลี่ยนวิถีโคจรของมัน เวลาที่เหลือจะใช้เวลาทั้งในคราสเคลื่อนไปทางดวงอาทิตย์โดยตรงหรือปรับการวางแนวของมัน 28 นาทีของเวลาล่องเรือจริงนั้นไม่เพียงพอที่จะรับมือกับการลากบรรยากาศอย่างสมบูรณ์
นั่นเป็นเพียงหนึ่งในสิ่งที่ The Planetary Society ได้เรียนรู้จากโครงการ LightSail 2 ของพวกเขา แต่ภายในวงโคจรนั้นมีตัวแปรอื่น ๆ
ทีมเปรียบเทียบประสิทธิภาพของ LightSail 2 เมื่อเปรียบเทียบกับการสุ่มเมื่อเทียบกับการแล่นเรือพลังงานแสงอาทิตย์ พวกเขาพบว่าเมื่อยานอวกาศนั้นถูกวางแนวแบบสุ่มแกนกึ่งหลักของวงโคจรของมันจะลดลง 34.5 เมตรต่อวัน เมื่อมันมุ่งเน้นอย่างแข็งขันวัดเดียวกันหดตัวเพียง 19.9 เมตรต่อวัน แต่มีวงโคจรหลายแบบและบางครั้งยานอวกาศขนาดเล็กก็เพิ่มวงโคจรได้ 7.5 เมตรต่อวัน
วิดีโอแสดงวงโคจรเดียวสำหรับ LightSail 2 สังเกตว่าเส้นสีแดงและสีน้ำเงินซ้อนทับบนยานอวกาศ เส้นสีแดงแสดงทิศทางของดวงอาทิตย์และเส้นสีฟ้าคือทิศทางของสนามแม่เหล็กท้องถิ่น เมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ยานอวกาศจะแล่นเรือและเมื่อแล่นอย่างแข็งขันก็จะเปลี่ยนใบเรือให้ไปจับโฟตอนของดวงอาทิตย์ มุมดวงอาทิตย์เป็น -z เปลี่ยนจากประมาณ 90 องศาเป็น 0 องศา
โดยทั่วไปแล้วการแล่นเรือด้วยแสงอาทิตย์ไม่สามารถเอาชนะแรงดึงดูดของโลกได้ แต่นั่นไม่ใช่สิ่งที่ยานอวกาศเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับ ศักยภาพของพวกเขาอยู่ในการเดินทางระหว่างดาวเคราะห์ซึ่งปลอดจากชั้นบรรยากาศและผลกระทบจากการบดบังดาวเคราะห์ ยานอวกาศ NEA Scout (Near Earth Asteroid Scout) ของนาซ่าจะใช้เวลาสองปีภายใต้การขับเคลื่อนของใบเรือสุริยะเพื่อไปถึงดาวเคราะห์น้อยแม้ว่ามันจะได้รับแรงขับดันเริ่มต้นจากเครื่องขับดันก๊าซเย็น
สุดยอดของ LightSail 2 และ perigee ขี่จักรยานขึ้นและลงในช่วงห้าเดือนนับตั้งแต่เริ่มใช้งาน ทันทีหลังจากการติดตั้งยานอวกาศยกขึ้นสุดยอดทำให้มันเป็นยานอวกาศแล่นใบแรกที่ทำเช่นนั้น ในเวลาเดียวกัน perigee ก็ลดลง มันมีการพลิกกลับของแนวโน้มในช่วงปลายเดือนตุลาคมและการพลิกกลับในเดือนธันวาคม
มีเหตุผลสองสามข้อที่ว่าวงโคจรผ่านรอบเหล่านี้ ประการแรกโลกเป็นรูปทรงรีรูปไข่ไม่ใช่รูปทรงกลม นั่นหมายความว่าเส้นผ่านศูนย์กลางที่เส้นศูนย์สูตรจะมีขนาดใหญ่กว่าเสาประมาณ 42 กม. (26 ไมล์) นั่นทำให้ยานอวกาศประสบกับการ precession หรือการสั่นคลอน
เหตุผลที่สองสำหรับวงจร Apogee / perigee ของ LightSail 2 คือเส้นทางของโลกรอบดวงอาทิตย์ การเคลื่อนไหวนั้นเปลี่ยนมุมระหว่างดวงอาทิตย์และตำแหน่งของยานอวกาศและแท่นวาง
LightSail 2 เป็นยานอวกาศสาธิตที่ยอดเยี่ยม แต่มีข้อ จำกัด หนึ่งในนั้นคือล้อโมเมนตัมเดี่ยว ยานอวกาศใช้วงล้อนั้นเพื่อปรับทิศทางตัวเองไม่ว่าจะขนานหรือตั้งฉากกับรังสีของดวงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับว่าขนของมันกำลังแล่นหรือแล่นเรืออย่างแข็งขัน ในขั้นต้นลูกเรือภาคพื้นดินกำลังทำสิ่งนี้ด้วยตนเองซึ่งไม่มีประสิทธิภาพ ตอนนี้พวกเขาเป็นกระบวนการอัตโนมัติและยานอวกาศก็ทำงานได้ดีขึ้น
แต่ตลอดกระบวนการนั้นทีมได้เรียนรู้บทเรียนที่มีค่าอย่างหนึ่ง การเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้งในการปฐมนิเทศแล่นเรือส่งแรงผลักดันสำคัญต่อยานอวกาศ หนึ่งในความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญคือการจัดการโมเมนตัมที่
บทเรียนอื่นเกี่ยวข้องกับพลังงานแสงอาทิตย์ เรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ใช้สำหรับเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์เท่านั้น LightSail 2 มีแผงโซลาร์ขนาดเล็กมากซึ่งรองรับความต้องการพลังงานของยานอวกาศ
การออกแบบเริ่มต้นเรียกว่าแผงโซลาร์เซลล์ขนาดเล็กทั้งสองด้านของยาน แต่แผงด้านหนึ่งถูกถอดออกเพื่อรองรับกระจกพิเศษที่จำเป็นสำหรับการค้นหาระยะทางเลเซอร์โดยเฉพาะ แต่ตอนนี้มีพลังงานแสงอาทิตย์อยู่เพียงด้านเดียวบางครั้งแผงเหล่านั้นก็เป็นเงาโดยใบเรือ สิ่งนี้นำไปสู่การเป็นสีน้ำตาล ทีมสามารถแก้ไขปัญหาดังกล่าวได้ในระดับหนึ่งโดยจัดการการใช้พลังงานของยานอวกาศและโหมดการควบคุมทัศนคติ แต่มันเป็นบทเรียนที่ดีสำหรับยานอวกาศแล่นเรือพลังงานแสงอาทิตย์ในอนาคต
ทีม LightSail 2 ได้เพิ่มโหมดอื่นให้กับยานอวกาศที่พวกเขาเรียกว่าโหมด Sun-pointer
โหมดการเล็งของดวงอาทิตย์จะทำให้เรือใบของยานอวกาศหันหน้าไปทางดวงอาทิตย์ในระหว่างการโคจรทั้งหมด สิ่งนี้จะ จำกัด การปรับทิศทางการเคลื่อนที่ของยานอวกาศอีกครั้งเพื่อลดผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงทิศทางที่บ่อยครั้งซึ่งบอกถึงโมเมนตัมที่เป็นปัญหาต่อยานอวกาศโดยวงล้อโมเมนตัม นอกจากนี้ยังช่วยในการชาร์จแบตเตอรี่ด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แม้ว่าจะไม่ลดการสลายตัวของวงโคจร
โหมดใหม่นี้จะช่วยในเรื่องความแม่นยำในการชี้ยานอวกาศและจะให้ทัศนคติในการเริ่มต้นที่แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับการเปิด / ปิดประลองยุทธ์
The Planetary Society มุ่งมั่นที่จะตรวจสอบการสลายตัวของวงโคจรของยานอวกาศอย่างใกล้ชิดเพื่อดูว่าเรือมีผลกระทบอย่างไร นี่เป็นส่วนใหญ่สำหรับทีมอื่น ๆ ที่ศึกษาว่าเรือใบลากสามารถนำไปใช้กับยานอวกาศได้อย่างไร
พวกเขาจะยังคงถ่ายภาพต่อไป เหตุผลหลักสำหรับภาพคือการตรวจสอบสถานะของการแล่นเรือ แต่พวกเขาก็เป็นคนที่มีสายตาที่ดีเช่นกัน
คุณสามารถหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ LightSail 2 ได้ที่เว็บไซต์ของ The Planetary’s Society พวกเขาเป็นสังคมที่ไม่แสวงหาผลกำไรดังนั้นคุณสามารถเข้าร่วมหากคุณต้องการเป็นส่วนหนึ่งของภารกิจของพวกเขา มันเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมสำหรับประชาชนที่จะมีส่วนร่วม
มากกว่า:
- ข่าวประชาสัมพันธ์: นี่คือสิ่งที่เราเรียนรู้มาจาก LightSail 2
- รายงานฉบับเต็ม: ประสิทธิภาพวงโคจรและทัศนคติของยานอวกาศ Solar Sail Sail LightSail 2
- สังคมดาวเคราะห์: เรื่องราวของ LightSail ตอนที่ 1
