LightSail 2 beş ay önce güneş yelkeni açtı ve hala Dünya'nın etrafında dönüyor. Güneş yelken uzay aracının potansiyelinin başarılı bir gösterisidir. Şimdi The Planetary Society'deki LightSail 2 ekibi şimdiye kadar görevdeki bulgularını özetleyen bir makale yayınladı.
Güneş yelken konsepti aslında Johannes Kepler'e kadar bir süredir var. 1607'de Halley’in kuyruklu yıldızı tepeden geçti ve Kepler kuyruklu yıldızın kuyruğunun Güneş'ten nasıl uzaklaştığını fark etti. Doğru olduğu gibi, güneş ışığının sorumlu olduğunu düşündü. Galileo'ya astronomi çevrelerinde ünlü olan bir mektupta Kepler, “Göksel meltemlere uyarlanmış gemiler veya yelkenler sağlayın ve bu boşluğa bile cesur olacaklar olacak” dedi. Oldukça havalı.
Elbette Kepler'in ne kadar haklı olduğunu bilmesinin bir yolu yoktu. Ama şimdi, Gezegen Topluluğu ve diğerleri sayesinde yapıyoruz.
Gezegen Topluluğu, güneş yelken alanında bir öncüdür. LightSail 2, LightSail 1'in izinden giden üçüncü güneş yelken uzay aracı ve fırlatma roketi başarısız olduğunda yörüngeye ulaşmayan orijinal öncüsü Cosmos 1'dir. LightSail 3 adı verilen üçüncü bir güneş yelken uzay aracı, her şey yolunda giderse Sun-Earth kurtuluş noktasına L1 ulaşacaktır.
İlk güneş yelken uzay aracından biri olan LightSail 2, bize güneş yelkeninin potansiyeli ve sınırlamaları hakkında değerli dersler veriyor. 10 Ocak'ta Planet Society bu derslerin bazılarını özetleyen bir makale yayınladı. Makalenin adı “LightSail 2 Solar Sail Uzay Aracı'nın Yörünge ve Tutum Performansı”.
LightSail 2 yavaşça sürüklenmeye ve Dünya'ya daha yakın hale gelmeye yenik düşüyor. Yerine yerleştirildiğinde, yörünge modellemesi yelkenlerinin konuşlandırılmasından yaklaşık bir yıl sonra Dünya'ya düşeceğini öngördü. Ancak uzay aracı, yaklaşık 720 km'de (447 mil) yüksek bir yörüngede, 400 km'de (249 mil) dönen Uluslararası Uzay İstasyonu gibi diğer uydulardan ve uzay aracından çok daha yüksek.
Bu rakımda atmosfer yoğunluğu ve sonuçta oluşan yörünge bozulması hakkında nispeten az veri var, bu nedenle bir yıllık tahmin kesin değildi. Ancak LightSail 2 sayesinde, bu irtifadaki atmosferik sürüklemenin LightSail 2'yi Dünya'ya doğru çekecek kadar güçlü olduğunu biliyoruz. Bunun nedenlerinden biri, uzay aracının her zaman güneş yelkeni olmamasıdır.
Her 100 dakikalık yörünge boyunca LightSail 2, güneş fotonlarını yakalamak için sadece 28 dakika harcıyor ve bu, yörüngesini değiştirebileceği tek zaman. Zamanın geri kalanı, tutulma, doğrudan Güneş'e doğru hareket etme veya yönünü ayarlamada harcanır. Bu 28 dakikalık gerçek yelken süresi, atmosferik sürüklemeye tamamen karşı koymak için yeterli değildir.
Bu, Planet Society'nin LightSail 2 projelerinden öğrendiği şeylerden sadece bir tanesi. Ancak bu yörüngeler içinde başka değişkenler de vardır.
Ekip, LightSail 2’nin performansını rastgele yöneldiğinde ve aktif olarak güneş yelkenine yöneldiğinde karşılaştırdı. Uzay aracı rastgele yönlendirildiğinde, yörüngesinin yarı ana ekseninin günde 34.5 metre azaldığını buldular. Aktif olarak yönlendirildiğinde, aynı önlem günde sadece 19.9 metre küçüldü. Ancak yörüngesinde çok fazla varyasyon var ve bazen küçük uzay aracı yörüngesini günde 7,5 metre artırdı.
Video, LightSail 2 için tek bir yörünge gösteriyor. Uzay aracında üst üste gelen kırmızı ve mavi çizgilere dikkat edin. Kırmızı çizgi Güneş'in yönünü gösterir ve mavi çizgi yerel manyetik alanın yönüdür. Güneşe yaklaşırken, uzay aracı yelkenlerini tüylendirir ve aktif olarak yelken açarken, Güneş'in fotonlarını yakalamak için yelkenlerini döndürür. Güneş -z açısı kabaca 90 dereceden kabaca 0 dereceye değişir.
Genel anlamda, güneş yelkenciliği atmosferik sürüklenmenin üstesinden gelemez, ancak bu uzay aracının gerçekte tasarlandığı şey bu değildir. Potansiyelleri, atmosferlerden ve gezegensel tutulma etkilerinden arındırılmış gezegenler arası seyahatte yatar. NASA’nın NEA Scout (Yakın Dünya Asteroid Scout) uzay aracı, asteroide ulaşmak için güneş yelkeni itki altında iki yıl geçirecek, ancak soğuk gaz iticilerinden ilk itici gücü alacak.
LightSail 2’nin zirvesi ve perdesi açıldığından bu yana beş aydır bisiklet sürüyor. Konuşlandırmanın hemen ardından, uzay aracı zirveyi kaldırdı ve bunu ilk güneş yelken uzay aracı yaptı. Aynı zamanda, perigee azaldı. Trendin Ekim ayı sonlarında tersine, Aralık ayında ise tersine döndü.
Yörüngenin bu döngülerden geçmesinin birkaç nedeni vardır. Birincisi, Dünya bir küre değil, yassı bir küredir. Bu, ekvatordaki çapının kutuplardan yaklaşık 42 km (26 mil) daha büyük olduğu anlamına gelir. Bu, uzay aracını önceleme veya yalpalama deneyimine dönüştürür.
LightSail 2’nin zirve / perigee döngülerinin ikinci nedeni, Dünya’nın Güneş çevresindeki yoludur. Bu hareket Güneş ile uzay aracının zirvesi ve perdesi arasındaki açıyı değiştirir.
LightSail 2 harika bir gösteri uzay aracıdır, ancak sınırlamaları vardır. Bunlardan biri tek momentum çarkı. Uzay aracı, tekerleğini, yelkenlerini yumuşatmasına veya aktif olarak yelken açmasına bağlı olarak güneş ışınlarına paralel veya dikey yönlendirmek için kullanır. Başlangıçta yer ekibi bunu elle yapıyordu, ki bu verimli değildi. Şimdi süreci otomatikleştirdiler ve sonuç olarak uzay aracı daha iyi performans gösteriyor.
Ancak bu süreç boyunca ekip değerli derslerinden birini öğrendi. Yelken yönündeki sık değişiklik, uzay aracına önemli bir ivme kazandırır. Temel teknik zorluklardan biri bu ivmeyi yönetmektir.
Başka bir ders güneş enerjisini içerir. Güneş yelkenleri kesinlikle güneş yelkenidir. LightSail 2, uzay aracının yetersiz güç ihtiyaçlarını karşılayan çok küçük güneş panellerine sahiptir.
İlk tasarımı, geminin her iki tarafında küçük güneş panelleri gerektirdi, ancak bir tarafın panelleri, lazer menzilinin Dünya'dan tam mesafesini bulmak için gereken özel aynaları barındırmak için çıkarıldı. Ama şimdi sadece bir tarafta güneş enerjisi var, bazen bu paneller yelkenlerle gölgeleniyor. Bu, kaşıntılara yol açar. Takım, uzay aracının güç kullanımını ve tutum kontrol modunu yöneterek bir dereceye kadar bu sorunu çözebildi. Ancak gelecekteki güneş yelken uzay aracı için iyi bir ders.
LightSail 2 ekibi, uzay aracına Güneş işaretleme modu adını verdikleri başka bir mod daha ekledi.
Güneş işaret modu, tüm yörünge boyunca uzay aracının güneş yelkeni Güneşe bakacak. Bu, uzay aracının momentum tekerleği tarafından sorunlu momentum veren sık yönelim değişikliklerinin etkisini azaltmak için uzay aracının yeniden yönlendirilmesini sınırlayacaktır. Ayrıca, yörünge bozulmasını azaltmayacak olsa da, güneş pilleri tarafından pil şarj edilmesine yardımcı olur.
Yeni mod, uzay aracının işaretleme doğruluğuna da yardımcı olacak ve itme manevraları için açma / kapama daha tutarlı bir başlangıç tutumu sağlayacaktır.
Gezegensel Toplum, yelkenlerin kendilerinin nasıl bir etkisi olduğunu görmek için uzay aracının yörüngesel bozulmasını yakından izlemeyi amaçlıyor. Bu, büyük ölçüde, drag yelkenlerinin uzay aracının amaçlarını kaldırmak için nasıl kullanılabileceğini inceleyen diğer takımlar içindir.
Ayrıca fotoğraf çekmeye devam edecekler. Resimlerin birincil nedeni yelkenlerin durumunu izlemektir, ancak onlar da güzel bir göz şekeri.
LightSail 2 hakkında daha fazla bilgiyi The Planetary’ Topluluğunun web sitesinde bulabilirsiniz. Onlar kar amacı gütmeyen bir toplum, bu yüzden görevlerinin bir parçası olmak isterseniz katılabilirsiniz. Vatandaşların katkıda bulunması için harika bir yoldur.
Daha:
- Basın Bülteni: LightSail 2'den Şimdiye Kadar Öğrendiklerimiz
- Tam Rapor: LightSail 2 Solar Sail Uzay Aracının Yörünge ve Tutum Performansı
- Gezegen Topluluğu: LightSail'in Öyküsü, Bölüm 1
