LightSail 2 đã triển khai nó đi thuyền mặt trời năm tháng trước và nó vẫn quay quanh Trái đất. Nó là một minh chứng thành công cho tiềm năng của tàu vũ trụ buồm mặt trời. Bây giờ, nhóm LightSail 2 tại Hiệp hội hành tinh đã phát hành một bài viết phác thảo những phát hiện của họ từ nhiệm vụ cho đến nay.
Khái niệm cánh buồm mặt trời đã xuất hiện được một thời gian, trên thực tế, tất cả đều quay trở lại với Julian Kepler. Trở lại năm 1607, sao chổi Halley đã vượt qua đầu và Kepler nhận thấy cái đuôi sao chổi bay ra khỏi Mặt trời. Anh nghĩ, chính xác khi nó bật ra, rằng ánh sáng mặt trời có trách nhiệm. Trong một bức thư gửi cho Galileo rằng, loại nổi tiếng trong giới thiên văn học, Kepler nói, cung cấp tàu hoặc cánh buồm thích nghi với những cơn gió thiên đàng, và sẽ có một số người sẽ can đảm ngay cả khoảng trống đó. Tuyệt đấy.
Tất nhiên không có cách nào để Kepler biết anh ta đúng như thế nào. Nhưng bây giờ, nhờ Hiệp hội hành tinh và những người khác, chúng tôi làm được.
Hiệp hội hành tinh là người tiên phong trong lĩnh vực thuyền buồm mặt trời. LightSail 2 thực sự là tàu vũ trụ buồm mặt trời thứ ba của họ, theo bước chân của LightSail 1, và tiền thân ban đầu của họ là Cosmos 1, đã không đạt được quỹ đạo khi tên lửa phóng của nó thất bại. Một tàu vũ trụ buồm mặt trời thứ ba, được gọi là LightSail 3, sẽ đến điểm hiệu chỉnh Mặt trời-Trái đất L1 nếu mọi việc suôn sẻ.
Là một trong những tàu vũ trụ buồm mặt trời đầu tiên, LightSail 2 đang dạy chúng ta những bài học quý giá về tiềm năng và những hạn chế của thuyền buồm mặt trời. Vào ngày 10 tháng 1, Hội Hành tinh đã phát hành một bài viết phác thảo một số bài học đó. Bài viết có tiêu đề Orbit Orbit và hiệu suất thái độ của tàu vũ trụ buồm mặt trời LightSail 2.
LightSail 2 đang dần chịu khuất phục và kéo nó đến gần Trái đất hơn. Khi nó được triển khai, mô hình quỹ đạo dự đoán rằng nó sẽ rơi xuống Trái đất khoảng một năm sau khi các cánh buồm của nó được triển khai. Tuy nhiên, tàu vũ trụ nằm trong một quỹ đạo cao Trái đất khoảng 720 km (447 dặm,) cao hơn nhiều so với các vệ tinh khác và tàu vũ trụ như Trạm vũ trụ quốc tế, trong đó quỹ đạo 400 km (249 dặm).
Có dữ liệu tương đối ít về mật độ khí quyển ở độ cao đó và sự suy giảm quỹ đạo kết quả, do đó, dự đoán một năm là không chính xác. Nhưng nhờ có LightSail 2, giờ đây chúng ta biết rằng lực cản của khí quyển ở độ cao đó đủ mạnh để kéo LightSail 2 về phía Trái đất. Một trong những lý do cho điều đó là tàu vũ trụ không phải lúc nào cũng đi thuyền mặt trời.
Trong mỗi quỹ đạo 100 phút, LightSail 2 chỉ dành khoảng 28 phút để bắt các photon mặt trời và đó là lần duy nhất nó có thể thay đổi quỹ đạo của nó. Thời gian còn lại được dành cho nhật thực, di chuyển trực tiếp về phía Mặt trời hoặc điều chỉnh hướng của nó. 28 phút thời gian đi thuyền thực tế đó không đủ để chống lại hoàn toàn lực cản của khí quyển.
Đó chỉ là một trong những điều mà Hội Hành tinh đã học được từ dự án LightSail 2 của họ. Nhưng trong các quỹ đạo đó, có các biến khác.
Nhóm nghiên cứu đã so sánh hiệu suất của LightSail 2 khi nó được định hướng ngẫu nhiên so với khi nó được định hướng tích cực cho việc chèo thuyền mặt trời. Họ phát hiện ra rằng khi tàu vũ trụ được định hướng ngẫu nhiên, trục bán chính của quỹ đạo của nó giảm 34,5 mét mỗi ngày. Khi nó được định hướng tích cực, biện pháp tương tự chỉ giảm 19,9 mét mỗi ngày. Nhưng có rất nhiều biến thể trong quỹ đạo của nó, và đôi khi con tàu vũ trụ nhỏ bé đã tăng quỹ đạo lên 7,5 mét mỗi ngày.
Video hiển thị một quỹ đạo duy nhất cho LightSail 2. Lưu ý các đường màu đỏ và màu xanh được đặt chồng lên tàu vũ trụ. Đường màu đỏ cho thấy hướng của Mặt trời và đường màu xanh là hướng của từ trường địa phương. Khi đến gần Mặt trời, con tàu vũ trụ giương buồm và khi nó tích cực chèo thuyền, nó quay cánh buồm để bắt các photon Mặt trời. Góc của Mặt trời đến -z thay đổi từ khoảng 90 độ đến khoảng 0 độ.
Nói một cách tổng quát, thuyền buồm mặt trời có thể vượt qua lực cản của khí quyển, nhưng đó không phải là những gì các tàu vũ trụ này thực sự được thiết kế cho. Tiềm năng của chúng nằm ở du lịch liên hành tinh, không có khí quyển và các hiệu ứng che khuất hành tinh. Tàu vũ trụ NASA NASA NEA Scout (Cận cảnh tiểu hành tinh gần Trái đất) sẽ mất hai năm dưới sức đẩy của cánh buồm mặt trời để đến một tiểu hành tinh, mặc dù nó sẽ nhận được lực đẩy ban đầu từ các máy đẩy khí lạnh.
Apogee và perigee LightSail 2 đã đạp xe lên xuống trong năm tháng kể từ khi triển khai. Ngay sau khi triển khai, tàu vũ trụ đã nâng cao đỉnh của nó, biến nó thành tàu vũ trụ buồm mặt trời đầu tiên làm như vậy. Đồng thời, perigee giảm. Nó đã trải qua một sự đảo ngược của xu hướng vào cuối tháng Mười, và một sự đảo ngược vào tháng Mười Hai.
Có một vài lý do tại sao quỹ đạo đi qua các chu kỳ này. Thứ nhất, Trái đất là một hình cầu bắt buộc, không phải hình cầu. Điều đó có nghĩa đường kính của nó tại đường xích đạo là khoảng 42 km (26 dặm) lớn hơn ở hai cực. Điều đó làm cho tàu vũ trụ trải nghiệm suy đoán, hoặc chao đảo.
Lý do thứ hai cho các chu kỳ apogee / perigee của LightSail 2 là đường dẫn Earth Earth quanh Mặt trời. Chuyển động đó làm thay đổi góc giữa Mặt trời và vị trí của tàu vũ trụ Apogee và perigee.
LightSail 2 là một tàu vũ trụ trình diễn tuyệt vời, nhưng nó có những hạn chế. Một trong số đó là bánh xe đà duy nhất của nó. Tàu vũ trụ sử dụng bánh xe đó để tự định hướng song song hoặc vuông góc với các tia Mặt trời, tùy thuộc vào việc nó đang giương buồm hay chủ động chèo thuyền. Ban đầu, phi hành đoàn mặt đất đang làm điều này bằng tay, không hiệu quả. Bây giờ, họ đã tự động hóa quá trình và kết quả là tàu vũ trụ hoạt động tốt hơn.
Nhưng trong suốt quá trình đó, nhóm đã học được một trong những bài học quý giá của họ. Những thay đổi thường xuyên trong định hướng cánh buồm tạo ra động lượng đáng kể cho tàu vũ trụ. Một trong những thách thức kỹ thuật quan trọng là quản lý động lượng đó.
Một bài học khác liên quan đến năng lượng mặt trời. Các cánh buồm mặt trời là nghiêm ngặt cho chèo thuyền mặt trời. LightSail 2 có một số tấm pin mặt trời rất nhỏ cung cấp cho nhu cầu năng lượng ít ỏi của tàu vũ trụ.
Thiết kế ban đầu của nó yêu cầu các tấm pin mặt trời nhỏ ở cả hai phía của tàu, nhưng một tấm mặt bên đã được gỡ bỏ để phù hợp với các gương đặc biệt cần thiết cho phạm vi laser - tìm khoảng cách chính xác từ Trái đất. Nhưng bây giờ chỉ có năng lượng mặt trời ở một bên, đôi khi những tấm pin đó bị che khuất bởi những cánh buồm. Điều này dẫn đến mất điện. Nhóm nghiên cứu đã có thể làm việc xung quanh điều đó ở một mức độ nào đó, bằng cách quản lý việc sử dụng năng lượng tàu vũ trụ và chế độ kiểm soát thái độ của nó. Nhưng nó là một bài học tốt cho tàu vũ trụ mặt trời trong tương lai.
Nhóm LightSail 2 cũng đã thêm một chế độ khác vào tàu vũ trụ mà họ gọi là chế độ chỉ mặt trời.
Chế độ chỉ mặt trời sẽ giữ cho cánh buồm mặt trời tàu vũ trụ đối mặt với Mặt trời trong toàn bộ quỹ đạo của nó. Điều này sẽ hạn chế việc định hướng lại của tàu vũ trụ để giảm tác động của những thay đổi định hướng thường xuyên, tạo ra động lượng có vấn đề cho tàu vũ trụ bằng bánh xe động lượng. Nó cũng giúp sạc pin bằng pin mặt trời, mặc dù nó đã giảm được sự phân rã quỹ đạo.
Chế độ mới cũng sẽ giúp độ chính xác chỉ điểm của tàu vũ trụ, và sẽ cho nó một thái độ bắt đầu nhất quán hơn đối với các thao tác đẩy / tắt lực đẩy.
Hiệp hội hành tinh dự định theo dõi chặt chẽ sự phân rã quỹ đạo tàu vũ trụ để xem tác động của những cánh buồm. Điều này phần lớn dành cho các đội khác đang nghiên cứu làm thế nào các cánh buồm có thể được sử dụng để phi thuyền có quỹ đạo.
Họ cũng sẽ tiếp tục chụp ảnh. Lý do chính cho các bức ảnh là để theo dõi trạng thái của những cánh buồm, nhưng chúng cũng rất đẹp mắt.
Bạn có thể tìm hiểu thêm về LightSail 2 tại trang web của Hiệp hội hành tinh hành tinh. Họ là một xã hội phi lợi nhuận, vì vậy bạn có thể tham gia nếu bạn muốn trở thành một phần trong nhiệm vụ của họ. Nó là một cách tuyệt vời để công dân đóng góp.
Hơn:
- Thông cáo báo chí: Tại đây, những gì chúng tôi đã học được từ LightSail 2
- Báo cáo đầy đủ: Hiệu suất quỹ đạo và thái độ của tàu vũ trụ buồm mặt trời LightSail 2
- Hiệp hội hành tinh: Câu chuyện về LightSail, Phần 1
