ที่ที่คุณสามารถเดินทางไปในอวกาศได้นั้นขึ้นอยู่กับว่าคุณมีจรวดเท่าไรและขึ้นอยู่กับปริมาณจรวดที่คุณใช้ คุณเพียงแค่ต้องจับพวกเขา
และตอนนี้ยานอวกาศ LightSail 2 ใหม่ของ Planetary Society กำลังทดสอบว่ามันใช้งานได้ดีเพียงใด
เรือใบพลังงานแสงอาทิตย์เป็นแนวคิดที่แยบยลซึ่งเป็นความคิดแรกของโยฮันเนสเคปเลอร์ในยุค 1600 ในขณะที่เขาจินตนาการว่าใบเรือและเรือสามารถปรับให้เข้ากับการเดินทางในอวกาศได้ แน่นอนว่าเขายังไม่เข้าใจฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องอย่างสมบูรณ์
แต่ด้วยการค้นพบครั้งสำคัญในฟิสิกส์อนุภาคและกลไกควอนตัมในต้นศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์ตระหนักว่าแสงนั้นสามารถทำหน้าที่เหมือนลมที่พัดแล่นในอวกาศ
แม้ว่าโฟตอนไม่มีมวลพวกเขาสามารถบอกโมเมนตัมเมื่อพวกเขากระเด้งออกมาจากพื้นผิวที่สะท้อนแสงได้สูง - นี่คือเรือเล็ก มันไม่มากนัก แต่ในสุญญากาศของอวกาศไม่มีการต่อต้านทางอากาศที่จะทำให้เรือแล่นช้าลง ด้วยโฟตอนเพียงพอและเวลาเพียงพอแล่นเรือเบาสามารถเร่งความเร็วสูงอย่างไม่น่าเชื่อ
การใช้จรวดเคมีคุณสามารถแปลงมวลทั้งหมดของเอกภพที่สังเกตได้เป็นเชื้อเพลิงจรวดและคุณจะไม่ได้ยานอวกาศขนาดเล็กเร็วกว่า 0.2% ของความเร็วแสง แต่การแล่นเรือเบา ๆ ในทางทฤษฎีสามารถนำคุณไปสู่ความเร็วเชิงความสัมพันธ์เดินทางจากดาวสู่ดวงดาวในช่วงชีวิตของมนุษย์
เนื่องจากตัวขับเคลื่อนอิสระไม่ จำกัด มาจากดวงอาทิตย์และความเร็วสูงมากเป็นไปได้ทำไมจึงไม่มีใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ทุกที่
คำถามที่ดี.
เป็นคำถามที่สมาคมดาวเคราะห์ได้คร่ำครวญมาหลายปีแล้วและในที่สุดพวกเขาก็เปิดตัวเรือสุริยะจริงเพื่อลองและดูว่าพวกเขาทำงานได้ดีเพียงใด
ย้อนกลับไปในปีพ. ศ. 2548 พวกเขาพยายามเปิดตัวเรือคอสมอส 1 ลำแรกของโลก แต่จรวดพังทำลายมัน จากนั้นพวกเขาก็กลับไปทำงานพัฒนา LightSail 1 ซึ่งเปิดตัวในปี 2558 และทดสอบการติดตั้งใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศได้สำเร็จ
และในที่สุดในปี 2019 สมาคมดาวเคราะห์ก็พร้อมที่จะลองล่องเรือในอวกาศ
ในวันที่ 25 มิถุนายน 2019 ยานอวกาศ SpaceX Falcon Heavy ถูกระเบิดออกจาก Cape Canaveral ของฟลอริดาซึ่งบรรทุกยานอวกาศ 24 ลำสำหรับภารกิจ STP-2 ของกองทัพอากาศสหรัฐฯ นี่เป็นครั้งที่สามที่ฟอลคอนเฮฟวี่เปิดตัวและเราทุกคนก็หวังว่ามันจะประสบความสำเร็จในเวทีกลาง เอ่อไม่มากยังอยู่ในรายการที่ต้องทำ แต่นั่นไม่ใช่สิ่งที่วิดีโอนี้เกี่ยวกับ
อย่างไรก็ตามนอกเหนือจากดาวเทียมกองทัพอากาศลึกลับ Falcon Heavy ยังถือ LightSail 2 ของ Planetary Society บนยานอวกาศพาหะของ Prox-1 ซึ่งปล่อยออกมาที่ระดับความสูง 720 กิโลเมตร
จากนั้นเมื่อวันที่ 23 กรกฎาคม 2019 ยานอวกาศได้ติดตั้งใบเรือสุริยะ
มันเปิดแผงโซลาร์เซลล์ที่มีบานพับและจากนั้นก็ทำการเปิดสี่ใบเทปแล่นเรือที่มีลักษณะเหมือนเทปวัดแล่นใบสามเหลี่ยม 4 ใบใช้พื้นที่แล่น 32 ตารางเมตร
สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือยานอวกาศนี้มีขนาดเล็กโดยมีน้ำหนักเพียง 5 กิโลกรัมหรือ 11 ปอนด์เกี่ยวกับขนาดของก้อนขนมปัง
ขณะที่มันโคจรรอบโลกยานอวกาศเหวี่ยงใบเรือของมันเข้าและออกจากแสงอาทิตย์โดยแต่ละรอบจะโคจรรอบดวงอาทิตย์ไม่กี่ร้อยเมตรต่อวัน
ฟังดูดี แต่น่าเสียดายที่ LightSail 2 ไม่มีระบบควบคุมบนเครื่องเพื่อควบคุมมุมอย่างระมัดระวังเพียงพอที่จะคงอยู่ในวงโคจรอย่างไม่มีกำหนด
ในขณะที่มันกำลังเพิ่มวงโคจรที่ด้านหนึ่งของโลกหลายร้อยเมตรต่อวัน แต่มันไม่สามารถเอียงใบเรือได้อย่างแม่นยำเพียงพอเพื่อป้องกันการลดวงโคจรของมันที่อีกด้านหนึ่งของโลก ในที่สุดมันก็จะจมลงสู่ชั้นบรรยากาศของโลกและเผาผลาญ
แต่หวังว่าวิศวกรของ Planetary Society จะได้เรียนรู้ในที่สุดว่าเรือสุริยะสามารถใช้เป็นประโยชน์ในการสำรวจอวกาศได้อย่างไร
มันยังอยู่ในวงโคจรและส่งภาพที่น่าประทับใจของดาวเคราะห์บ้านเกิดของเรา
เมื่อ LightSail 2 ของ Planetary Society ส่งข้อมูลบ้านสอนตัวควบคุมภารกิจให้ออกไปในอวกาศสิ่งเหล่านี้จะเป็นบทเรียนที่มีค่าสำหรับภารกิจในอนาคตที่อาจใช้เทคโนโลยีนี้เป็นวิธีการขับเคลื่อนอย่างแท้จริง
ภารกิจหนึ่งในการทำงานคือลูกเสือดาวเคราะห์น้อยใกล้โลกหรือนาซา ภารกิจ Cubesat นี้สามารถบินได้ในอัตราส่วนที่สองด้วยการทดสอบครั้งแรกของระบบยิงอวกาศของนาซ่าซึ่งเป็นภารกิจ EM-1 ที่ไม่ได้รกร้างซึ่งจะเริ่มเร็วที่สุดในเดือนมิถุนายน 2563
หลังจากปรับใช้จากแคปซูล Orion แล้ว NEA Scout จะทำการคลี่ใบเรือสุริยะเป็นสองเท่าของ LightSail 2 จากนั้นใช้เวลาสองปีในการเดินทางไปยังดาวเคราะห์น้อยใกล้โลกเพื่อศึกษามันอย่างใกล้ชิด
เรายังไม่ทราบเป้าหมาย แต่ปลายทางที่มีศักยภาพอาจเป็นวัตถุใกล้โลก 1991 VG ซึ่งถูกค้นพบในปี 1991 ก่อนที่มันจะผ่านระยะทางจากโลกถึงดวงจันทร์ จากนั้นก็จะกลับมาในเดือนสิงหาคม 2560 เราต้องการจับตาดูหินก้อนนั้นว่าเป็นภัยคุกคามที่อาจเกิดขึ้น แต่ยังเป็นขุมสมบัติของโลหะและแร่ธาตุที่จะช่วยสนับสนุนการสำรวจระบบสุริยะในอนาคต
อีกภารกิจหนึ่งที่สามารถใช้เรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ได้คือเรือ Oversize Kite ของญี่ปุ่นสำหรับการสำรวจและดาราศาสตร์ในระบบสุริยะรอบนอกหรือ OKEANOS นี่จะเป็นภารกิจของดาวเคราะห์น้อยโทรจันซึ่งตั้งอยู่ที่คะแนน L4 และ L5 Sun-Jupiter Lagrange
เหล่านี้เป็นสถานที่ที่เหมาะสำหรับการศึกษาดาวเคราะห์น้อยเพราะดาวพฤหัสบดีและแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ได้ติดกับดักจำนวนมากในจุดเดียวและภารกิจสามารถสุ่มตัวอย่างดาวเคราะห์น้อยที่แตกต่างกันได้อย่างง่ายดาย
OKEANOS จะมีใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์แบบไฮบริดซึ่งครอบคลุมในแผงโซลาร์เซลล์ซึ่งจะใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับเครื่องมือและเครื่องยนต์อิออน
ญี่ปุ่นเป็นหนึ่งในประเทศแรก ๆ ที่เคยทดสอบใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยภารกิจ IKAROS ของพวกเขาซึ่งติดตั้งในปี 2010 และในที่สุดก็ได้รับความเร็วหลายร้อยเมตรต่อวินาทีโดยใช้ใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์
OKEANOS อาจมาพร้อมกับคนงาน ขอบคุณประสบการณ์ของพวกเขากับ Hayabusa2 และดาวเคราะห์น้อย Ryugu JAXA ได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับการลงจอดและเก็บตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็ก
หากทุกอย่างเป็นไปด้วยดีแล้ว OKEANOS จะเปิดตัวในช่วงกลางปี 2020 บนยานพาหนะของการเปิดตัว H-IIA โดยใช้แรงโน้มถ่วงหลายตัวเพื่อเดินทางไปดาวพฤหัส และหากภารกิจประสบความสำเร็จจริง ๆ ก็อาจนำตัวอย่างดาวเคราะห์น้อยโทรจันกลับบ้าน
นาซ่ากำลังพิจารณาเพิ่มการแล่นเรือพลังงานแสงอาทิตย์ไปยังประตูจันทรคติห้วงอวกาศ ในกิจกรรมการวางแผนพิเศษสำหรับ Deep Space Gateway ในปี 2560 สมาชิกจากองค์การอวกาศแคนาดานำเสนอแนวคิดของเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ที่สามารถเพิ่มเข้าไปในสถานีได้ แสงต่อเนื่องจากดวงอาทิตย์จะให้แรงขับคงที่ซึ่งสถานีสามารถใช้เพื่อรักษาวงโคจรของมันโดยไม่ต้องขับเคลื่อน ยื่นออกมาบนแขนหุ่นยนต์ของแคนาดา - อะไรอีก - แล่นเรือพลังงานแสงอาทิตย์ 50 ตารางเมตรสามารถบันทึกสถานีไฮดราซีน 9 กิโลกรัมต่อปีซึ่งมีราคาแพงเพื่อดำเนินการจากโลกไปยังดวงจันทร์
ภารกิจหนึ่งที่คุณอาจคุ้นเคยคือแนวคิด Breakthrough Starshot แทนที่จะใช้แสงจากดวงอาทิตย์เป็นแรงขับดัน Breakthrough Starshot หวังว่าจะใช้เลเซอร์อันทรงพลังซึ่งจะเร่งความเร็วดาวเทียมดวงเล็ก ๆ ให้กลายเป็นความเร็วระหว่างดวงดาว
นี่อาจเป็นยานอวกาศแรกที่ส่งภาพบ้านจากระบบดาวอื่น เราได้ทำเรื่องราวทั้งหมดนี้และภารกิจเลเซอร์เรือหนักที่เรียกว่า Project Dragonfly
น่าเสียดายที่หน่วยงานอวกาศใช้เวลานานในการรวมใบเรือสุริยะไว้ในภารกิจของพวกเขามากกว่าที่ฉันคาดหวังไว้ เป็นที่เข้าใจพวกมันซับซ้อนและบอบบางและต้องการการวางแนวที่แม่นยำ มันสมเหตุสมผลแล้วที่นักวางแผนภารกิจจะใช้จรวดเคมีที่ทดลองแล้วและจริงหรือเครื่องยนต์ไอออนที่มีประสิทธิภาพเพื่อขับเคลื่อนยานอวกาศของพวกเขาข้ามระบบสุริยะ
แต่เมื่อมีการเปิดตัวและทดสอบเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์มากขึ้นเรื่อย ๆ วิศวกรจะมีความมั่นใจมากขึ้นในวิธีที่ดีที่สุดในการใช้พวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของภารกิจ ฉันสามารถจินตนาการถึงอนาคตเมื่อเกือบทุกภารกิจมีใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์สำรองในกรณีที่มีบางสิ่งผิดปกติกับเครื่องยนต์หลัก
ฉันรู้สึกทึ่งกับความเป็นไปได้ของการแล่นเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์และฉันได้ดูการค้นพบแต่ละครั้งและก้าวไปข้างหน้าด้วยความตื่นเต้น ฉันดีใจจริง ๆ ที่ Planetary Society ได้ทำการทดสอบมาแล้ว พวกเขาทำภารกิจทั้งหมดในราคา $ 7 ล้านเหรียญโดยได้รับทุนสนับสนุนจากสมาชิก Planetary Society พลเมืองภาคเอกชนและการรณรงค์ Kickstart หากคุณต้องการสนับสนุนภารกิจนี้และในอนาคตเพื่อช่วยสำรวจระบบสุริยะให้ไปที่ planetary.org เพื่อหาข้อมูลเพิ่มเติม
