LightSail 2는 5 개월 전에 태양 항해를 전개했지만 여전히 지구를 공전하고 있습니다. 그것은 태양 돛 우주선의 잠재력을 성공적으로 보여줍니다. 이제 The Planetary Society의 LightSail 2 팀은 지금까지 임무에서 발견 한 내용을 요약 한 논문을 발표했습니다.
실제로 태양의 항해 컨셉은 요하네스 케플러로 돌아 왔습니다. 1607 년에 Halley의 혜성이 머리 위로 지나갔고 Kepler는 혜성의 꼬리가 태양으로부터 어떻게 흘러 나오는지를 알아 냈습니다. 그는 정확하게 밝혀 졌 듯이 햇빛이 책임이 있다고 생각했습니다. 케플러는 천문학 분야에서 유명한 일종의 갈릴레오에게 보낸 편지에서“하늘의 바람에 적응하는 배나 돛을 제공하면 그 공허한 사람도 용감 할 사람이있을 것”이라고 말했다. 정말 멋진.
물론 케플러가 자신이 얼마나 옳은지를 알 방법은 없었습니다. 그러나 지금은 행성 사회와 다른 사람들 덕분에 우리는 그렇게합니다.
행성 사회는 태양 항해 분야의 개척자입니다. LightSail 2는 실제로 LightSail 1의 발자취를 따르는 세 번째 태양 돛 우주선이며, 발사 로켓이 실패했을 때 궤도에 도달하지 못한 원래의 선구자 Cosmos 1입니다. LightSail 3이라는 세 번째 태양 돛 우주선은 모두 잘 진행되면 Sun-Earth 보정 지점 L1에 도달합니다.
최초의 태양 항해 우주선 중 하나 인 LightSail 2는 태양 항해의 잠재력과 한계에 대한 귀중한 교훈을 가르쳐줍니다. 1 월 10 일, Planetary Society는 그러한 교훈 중 일부를 요약 한 논문을 발표했습니다. 이 논문의 제목은“LightSail 2 Solar Sail 우주선의 궤도 및 자세 성능”입니다.
LightSail 2는 천천히 드래그하여 지구에 가까워지고 있습니다. 궤도 모델링은 돛이 배치 된 지 약 1 년 후에 지구로 떨어질 것이라고 예측했습니다. 그러나이 우주선은 400km (249 마일)의 궤도에있는 국제 우주 정거장과 같은 다른 위성과 우주선보다 720km (447 마일) 정도 높은 지구 궤도에 있습니다.
그 고도에서의 대기 밀도와 그에 따른 궤도 붕괴에 대한 데이터는 상대적으로 적으므로 1 년 예측은 정확하지 않았습니다. 그러나 LightSail 2 덕분에 우리는 이제 해당 고도에서의 대기 드래그가 LightSail 2를 지구로 끌어 당길 수있을만큼 강력하다는 것을 알고 있습니다. 그 이유 중 하나는 우주선이 항상 태양 항해 인 것은 아닙니다.
100 분마다 궤도마다 LightSail 2는 약 28 분만 태양 광자를 포착하는데, 이것이 궤도를 바꿀 수있는 유일한 시간입니다. 나머지 시간은 일식, 태양을 향해 직접 이동하거나 방향을 조정하는 데 소비됩니다. 28 분의 실제 항해 시간은 대기 항력을 완전히 상쇄하기에 충분하지 않습니다.
그것은 행성 사회가 LightSail 2 프로젝트에서 배운 것들 중 하나 일뿐입니다. 그러나 그 궤도에는 다른 변수가 있습니다.
팀은 무작위로 향할 때와 태양 항해를 위해 적극적으로 향할 때의 LightSail 2의 성능을 비교했습니다. 그들은 우주선이 무작위로 방향을 잡았을 때, 궤도의 반 주축이 하루 34.5 미터 줄었다는 것을 발견했습니다. 적극적으로 지향되었을 때, 같은 수치는 하루에 19.9 미터 만 줄어 들었습니다. 그러나 궤도에 많은 변화가 있으며 때로는 작은 우주선이 궤도를 하루 7.5 미터 늘 렸습니다.
이 비디오는 LightSail 2의 단일 궤도를 보여줍니다. 우주선에 빨간색과 파란색 선이 겹쳐져 있습니다. 빨간색 선은 태양의 방향을 나타내고 파란색 선은 로컬 자기장의 방향을 나타냅니다. 우주선이 태양에 접근하면 돛이 깃들 고, 활발하게 항해 할 때는 돛을 돌려 태양의 광자를 잡습니다. 태양 -z 각도는 대략 90도에서 대략 0 도로 변경됩니다.
일반적으로 태양 항해는 대기 항력을 극복 할 수 없지만 이것이이 우주선이 실제로 설계된 것은 아닙니다. 그들의 잠재력은 행성 간 여행에 있으며 대기와 행성 일식 효과가 없습니다. NASA의 NEA 스카우트 (지구 소행성 스카우트 인근) 우주선은 소행성에 도달하기 위해 태양 항해 추진에서 2 년을 소비하지만 차가운 가스 추진기로부터 초기 추진력을받습니다.
LightSail 2의 어 포지와 페레 이즈는 배포 후 5 개월 동안 위아래로 순환하고 있습니다. 우주선이 배치 된 직후, 우주선이 대지를 키워서 최초의 태양 항해 우주선이되었습니다. 동시에, 실은 감소했다. 10 월 말에는 추세가 반전되고 12 월에는 역전이 발생했습니다.
궤도가 이러한주기를 거치는 데는 몇 가지 이유가 있습니다. 첫째, 지구는 구가 아닌 편원 구상입니다. 이는 적도에서의 지름이 기둥보다 약 42km (26 마일) 더 크다는 것을 의미합니다. 그것은 우주선의 경험을 세차 운동, 또는 흔들림으로 만듭니다.
LightSail 2의 apogee / perigee주기의 두 번째 이유는 태양 주위의 지구 경로입니다. 이 동작은 태양과 우주선의 변 장점과 위력 사이의 각도를 바꿉니다.
LightSail 2는 훌륭한 데모 우주선이지만 한계가 있습니다. 그중 하나가 단일 운동량 휠입니다. 우주선은 그 바퀴를 사용하여 돛의 깃털 또는 활발한 항해에 따라 태양 광선에 평행하거나 수직으로 방향을 맞 춥니 다. 처음에는 지상 승무원이이 작업을 수동으로 수행했지만 효율적이지 않았습니다. 이제 그들은 프로세스를 자동화했으며 결과적으로 우주선의 성능이 향상되었습니다.
그러나 그 과정에서 팀은 귀중한 교훈 중 하나를 배웠습니다. 항해 방향이 자주 바뀌면 우주선에 상당한 추진력이 부여됩니다. 주요 기술적 과제 중 하나는 그러한 추진력을 관리하는 것입니다.
또 다른 교훈은 태양 광 발전과 관련이 있습니다. 태양 돛은 엄밀히 태양 돛입니다. LightSail 2에는 우주선의 빈약 한 전력 요구를 충족시키는 매우 작은 태양 전지판이 있습니다.
초기 디자인은 우주선의 양쪽에 작은 태양 전지판을 요구했지만, 한 쪽의 패널은 지구에서 정확한 거리를 레이저 거리를 찾는 데 필요한 특수 거울을 수용하기 위해 제거되었습니다. 그러나 이제는 한쪽에만 태양력이 공급되기 때문에 때로는 해당 패널이 돛에 의해 가려져 있습니다. 이로 인해 브라운 아웃이 발생합니다. 팀은 우주선의 전력 사용량과 자세 제어 모드를 관리함으로써 어느 정도 문제를 해결할 수있었습니다. 그러나 그것은 미래의 태양 항해 우주선에게 좋은 교훈입니다.
LightSail 2 팀은 우주선에 태양 포인팅 모드라고하는 다른 모드도 추가했습니다.
태양을 가리키는 모드는 우주선의 태양 돛이 궤도 전체에서 태양을 향하게합니다. 이것은 우주선의 방향 조정을 제한하여 운동량 휠에 의해 우주선에 문제가되는 운동량을 부여하는 빈번한 방향 변경의 영향을 줄입니다. 또한 궤도 붕괴를 줄이지 않지만 태양 전지로 배터리를 충전하는 데 도움이됩니다.
새로운 모드는 또한 우주선의 포인팅 정확도를 높이고 온 / 오프 스러스트 기동에 대해보다 일관된 시작 자세를 제공합니다.
Planetary Society는 우주선의 궤도 붕괴를 면밀히 모니터링하여 돛 자체가 어떤 영향을 미치는지 확인하려고합니다. 이것은 항법 항해를 사용하여 의도적으로 우주선 궤도를 도는 방법을 연구하는 다른 팀을위한 것입니다.
또한 사진을 계속 찍습니다. 사진의 주된 이유는 돛의 상태를 모니터링하는 것이지만 멋진 눈 사탕이기도합니다.
LightSail 2에 대한 자세한 내용은 The Planetary 's Society 웹 사이트에서 확인할 수 있습니다. 그들은 비영리 사회이기 때문에 그들의 임무에 참여하고 싶다면 참여할 수 있습니다. 시민들이 기여할 수있는 좋은 방법입니다.
더:
- 보도 자료 : LightSail 2에서 지금까지 배운 내용은 다음과 같습니다.
- 전체 보고서 : LightSail 2 태양 항해 우주선의 궤도와 태도 성능
- 행성 사회 : LightSail 이야기, 1 부
