Kosmonautyka.pl > Solar Sail - gigantyczny żagiel słoneczny do komety Halleya
2018-03-26 Solar Sail - gigantyczny żagiel słoneczny do komety Halleya
Zmierzająca do komety Halleya amerykańska sonda Solar Sail napędzana miała być przez kwadratowy żagiel słoneczny o boku... 800 m.
Po rozłożeniu żagla Solar Sail byłby największym wymiarowo obiektem wyniesionym przez człowieka w kosmos (grafika: Ken Hodges, NASA)
Już Kepler zauważył, że ogony komet odchylają są od obieganego przez nie Słońca. W 1610 roku, w liście do Galileusza, intuicyjnie pisał on o statkach, które poruszając się po niebie korzystać by miały z "niebiańskich bryz". Wieki później okazało się, że podobnie jak wiatr popycha żaglowiec tak światło słoneczne (fotony) wywiera na statek kosmiczny tzw. ciśnienie światła słonecznego. Można je wykorzystać do napędu wyposażając obiekt kosmiczny w płaską, cienką powierzchnię o dużej powierzchni. Jest to żagiel słoneczny.
Pierwszy poważny projekt zastosowania żagla słonecznego dla statków kosmicznych rozpoczął się w 1976 w Jet Propulsion Laboratory, labolatorium NASA, dla sondy kosmicznej Solar Space mającej spotkać się z kometą Halleya. Misję roboczo nazwano Halley Rendezvous Mission.
Sonda wyniesiona miała być w luku wahadłowca (grafika: NASA)
Sonda miała być wyniesiona wpierw na niską orbitę okołoziemską (LEO) w 1981 lub 1982 roku na pokładzie wahadłowca Space Shuttle.
Główne elementy sondy (grafika: NASA)
Na wyższą orbitę sonda miała zostać przyśpieszona przez Inertial Upper Stage (IUS). Był to dwusilnikowy górny człon rakietowy wykorzystywany do wynoszenia obiektów z niskiej orbity okołoziemskiej (LEO), na którą wznosiły się wahadłowce Space Shuttle, na wyższe orbity geostacjonarne oraz heliocentryczne (wokół Słońca). Człon ten został opracowany w 1976 roku i przez ponad 3 dziesięciolecia wykorzystywany był przez USA do umieszczania satelitów geostacjonarnych oraz wysłania sond kosmicznych w przestrzeń międzyplanetarną.
Gigantyczny żagiel słoneczny o wymiarach 800 x 800 metrów rozpostarty miał być na 4 rozkładanych, teleskopowych masztach.
Rozpościeranie żagla na rozłożonej wcześniej konstrukcji z teleskopowych masztów (grafika: NASA)
Żagiel wykonany miał zostać z bardzo cienkiej foli pokrytej warstewką metalu.
Każdy maszt miał mieć na swoim końcu małą kontrolną powierzchnię słoneczną, która mogła być ustawiona pod kątem, aby zapewnić kontrolę położenia przez statek kosmiczny. Z takiego rozwiązania korzystała wcześniej amerykańska sonda marsjańska Mariner 4.
Mariner 4 wyposażony był w cztery łopatki słoneczne, które wykorzystywały światło słoneczne do stabilizacji statku kosmicznego (grafika: NASA)
Do spotkania z kometą Halleya miało dojść pomiędzy orbitą Ziemi oraz Marsa w marcu 1986 roku. Żagiel słoneczny miał umożliwiać wylecenie sondy w obszar oddziaływania grawitacyjnego komety. Potem żagiel miał zostać odrzucony, pozostawiając samą sondę kosmiczną krążącą wokół komety. Wykorzystując małe silniki rakietowe mogłaby ona badać kometę przesyłając dane na Ziemię.
Żagiel słoneczny wraz z konstrukcją nośną miał ważyć około 4 ton. Część właściwa sondy kosmicznej ważyć miała niecałe 700 kg, z czego ponad 100 kg przypadać miało na urządzenia badawcze. W ramach projektu nie zdefiniowano jeszcze jaki naukowy ładunek miała zabrać sonda.
Niestety projekt okazał się zbyt pionierski i ambitny. Mimo, że projekt był prosty i elegancki, zespół obawiał się, że żagiel nie ma sztywności i może chybotać się w sposób, którego nie można modelować ani kontrolować. NASA brakowało funduszy, które pożerał m.in. sam program załogowych wahadłowców. Nie bez znaczenia był także opóźnienia w programie wahadłowców. Columbia, pierwszy z 5 amerykańskich wahadłowców, po raz pierwszy poleciała w kosmos 12 kwietnia 1981 roku. W dodatku administracja prezydenta Reagana cięła wydatki walcząc z deficytem budżetowym. Efekt? Ostateczny możliwy termin wysłania sondy został przegapiony. W rezultacie USA, lider w eksploracji kosmosu, nie wysłało żadnej sondy kosmicznej w kierunku najsłynniejszej komety. Honor ludzkości uratowały Rosja, Japonia oraz Europa, które na spotkanie komety Halleya wysłały własne sondy kosmiczne.
Carl Berglund, autor koncepcji sondy, przeglądający stare materiały (grafika: Planetary Society (CC)
Kometa Halleya wrócić ma w 2061 roku. Kto wie. Być może tym razem na jej spotkanie wyruszy sonda zaopatrzona w słoneczny żagiel. Bowiem to żagle kosmiczne stanowić mają przyszłość kosmonautyki. To one, napędzane już światłem lasera, zabiorą sondy do najbliższych gwiazd (Breakthrough Starshot).
Wsparcie
 |
Na bieżąco. Za darmo. Codzienne. |
| Kosmonautyka.pl na serwisach społecznościowych: | |