Crowdfunded太空船LightSail 2准备在阳光下航行

 
 
在星期一的Falcon Heavy发射升空太空飞船和卫星中，行星协会的LightSail 2可能是最有趣的。如果一切顺利，从发射开始一周，它将在太空中移动 – 慢慢地，但肯定地 – 只不过是阳光对它施加的力。
LightSail 2没有太阳能发动机，或者使用太阳能或热能用于某些次要目的;它实际上是由光子撞击其巨大闪亮帆的物理力量推动的。不要太阳风，请注意 – 这完全是另一回事。
这是一个想法，行星协会首席执行官和公认的科学家比尔奈在发布前的新闻电话中说，这可以追溯到几个世纪。
“它真的可以追溯到17世纪，”他说;开普勒推断，来自太阳的力量必然会引起彗尾和其他影响，并且“他推测勇敢的人有一天会在虚空中航行。”
因此，他们可能会像最近的天文学家和工程师更认真地考虑这种可能性。
“我在20世纪70年代，在迪斯科时代被介绍过。我在卡尔萨根的天文学班……哇，42年前，他谈到太阳帆，“奈回忆说。 “我在1980年成立时加入了行星协会，从那以后我们一直在谈论这里的太阳帆。这真是一个浪漫的概念，具有巨大的实际应用;只有少数任务太阳帆是绝对理想的。“
那些主要是长期的中轨道任务，其中一艘飞船需要停留在类似地球的轨道上，但距离本土行星还有一段距离 – 或者在未来，长距离飞行任务很慢来自太阳或激光的稳定加速比另一种推进方法更实用。
你们中间的鹰眼可能已经发现了任务名称中的“2”。 LightSail 2确实是它的第二个类型;第一次是在2015年推出的，但计划不过是一个测试部署，它会在一周左右后烧毁。
这个任务有一些小问题，因为帆没有完全展开，计算机故障影响了与飞船的通信。它不是通过太阳帆航行，而是没有。
“我们发送了CubeSat，我们检查了无线电，通信，整体电子设备，我们部署了帆，我们得到了太空中部署的帆的图片，”首席运营官Jennifer Vaughn说。 “这纯粹是一次部署测试;没有发生太阳帆船。“
当然，航天器本身减去帆。
但它为其继任者铺平了道路，后者将尝试这种奇妙的交通方式。其他工艺已经这样做了，最值得注意的是JAXA的IKAROS对金星的使命，它的规模要大得多 – 尽管正如LightSail 2的创造者所指出的那样，并不像他们的工艺那么高效 – 并且有着非常不同的使命。
这种全新的太空船装载在一个3U CubeSat外壳中 – 大约相当于一条面包的大小 – 正在搭载一个空军有效载荷，飞行高度约为720公里。在那里，它将自由分离并漂浮一周，以远离正在释放的其余有效载荷。
一旦它安全地自行运转，它将从其航母上开火并开始展开帆。从那个面包大小的包装中将出现一片广阔的反光聚酯薄膜，面积为32平方米 – 大约相当于一个拳击台的大小。
在太空船的内部也是所谓的反作用轮，它可以旋转或减速，以便在飞行器上施加相反的力，使其改变其在太空中的姿态。通过这种方法，LightSail 2将不断地自我定向，以便撞击它的光子将其推向所需的方向，将其推入所需的轨道。
该团队解释说，产生的推力非常小 – 正如您所料。光子没有质量，但它们(不知何故)有动量。确实不是很多，但它大于零，这才是最重要的。
LightSail项目经理Dave Spencer表示，“就太阳压力对我们施加的力量而言，它是在微观水平上。” “与化学推进相比，它非常小，即使与电力推进相比也非常小。但太阳能航行的关键在于它始终存在。“
“我有很多我喜欢的号码，”在Nye切入，并详细说明其中一条：“每平方米9微牛顿。所以如果你有32平方米，你会得到大约一百微牛顿。这听起来并不多，但正如戴夫指出的那样，它是连续的。一旦火箭发动机停止运转，当燃油耗尽时，就完成了。但是太阳帆在白天和黑夜都会持续不断地推动。等等……“(然后他与自己争论是否会经历夜晚 – 它将会如下图所示。)
LightSail的首席科学家布鲁斯·贝茨(Bruce Betts)也表示，要使这些数字更加相关：“帆上的总力大约等于地球上你手上的房子的重量。”
然而，如果你每隔几小时又每秒增加一次飞行，很快你就会有相当多的加速度。这项任务旨在了解我们是否能够捕获这种力量。
“我们对这次发射感到非常兴奋，”奈说，“因为我们要达到足够高的高度以远离大气层，足够远，以至于我们真的能够建立轨道能量并采取一些，我希望，鼓舞人心的照片。“
第二种工艺，与最后一种相同(大部分)
该团队指出，本周上升的LightSail比上一次有一些改进，虽然整体上它基本相同 – 而且相对简单，便宜的工艺。 Spencer指出，过去十年的众筹和捐款为这个项目提供了相当多的现金，但它仍然只是NASA在类似任务上花费的一小部分。
“这项任务将比之前的LightSail 1强大得多，但正如我们之前所说，它是由一个小团队完成的，”他说。 “相对于我们的NASA同行，我们的预算非常少，可能是NASA任务类似预算的1/20。这是一艘低成本的太空船。“
但这些改进专门用于解决LightSail 2前身遇到的主要问题。
首先，内部的计算机已经升级为更强大(虽然没有辐射强化)并且能够感知故障并在必要时重新启动 – 他们不必像LightSail 1那样等待随机宇宙射线攻击计算机并导致“自然重启”。(是的，真的。)
帆的部署本身也有所改善。前一个仅扩展到其全宽的约90%，并且事后无法调整。贝茨告诉我，随后的测试已经完成，以确切地确定电机必须进行多少次旋转才能使风帆达到100%。不仅如此，他们还在扩展的臂杆或杆上加上标记，这有助于仔细检查部署的进展情况。
“我们也有轨道上的能力，如果它看起来没有完全扩展，我们可以再扩展一点，”他说。
一旦它全部出现，它就是未知领域。没有人试图做这种任务，甚至是IKAROS，它的飞行剖面完全不同。该团队希望他们的传感器和软件可以完成任务 – 而且应该清楚是否在展开帆的几个小时内就是这种情况。
当然，它仍然主要是一个实验，以及团队从中学到的东西，他们将在未来的任何LightSail任务中投入，但也与太空飞行社区和其他试图在阳光下航行的人分享。
“我们彼此都知道，我们都在分享信息，”奈说。 “而且它确实是 – 我已经尽可能地说了 – 最后飞到这个东西真的很令人兴奋。现在差不多已经到了2020年，我们已经谈了40年了。这非常非常酷。“
LightSail 2将在6月24日之前在SpaceX Falcon Heavy上发射。请关注网站上的最新消息，并在几乎起飞的时候链接到直播。