Тази статия първоначално е публикувана на Supercluster, уебсайт, посветен на разказа на най-големите истории на космическото пространство на човечеството.
Карл Сагън мечтаеше да се движи по Слънчевата система върху платната, тласнати от поривите на слънчевата светлина, изтичащи от нашата звезда-домакин.
Сега Планетарното общество, ръководено от изпълнителния директор Бил Найй „Научният човек“, цели да помогне на тази мечта да се превърне в реалност със сателит, не по-голям от обувна кутия. Тези „слънчеви платна“, които са тествани само няколко пъти, могат един ден да пренесат космически кораби на други планети или може би дори в други звездни системи.
Следващата фаза на слънчевото плаване стартира на 24 юни, когато ракета SpaceX Falcon Heavy се издигна от стартовата площадка в космическия център на Кенеди във Флорида. Затънал вътре в масивния си конус на носа, сред две дузини други спътници, седеше мъничък космически кораб: устройство с размер на хляб с хляб, предназначено да се задвижва от платна с клюки, които впрегат налягането на слънчевата светлина.
Плавателният съд, наречен LightSail 2, може да бъде началото на нова ера в космическия полет - тази, в която космическият кораб се отказа от ракетните двигатели, на които разчитат от десетилетия и елегантно плават на ветровете на слънцето. Приблизително седем дни след изстрелването, LightSail 2 ще изскочи от контейнера си, ще разшири четири стрели с 13 фута и ще разгърне четири листа, наподобяващи огледало на Mylar, които заедно образуват платно с формата на хвърчило с формата на 340 квадратни фута. Следващата част е чиста космическа магия.
Според Планетарното общество LightSail 2 ще бъде първият кораб, който плава строго по светлина, докато е в орбита на Земята. След това LightSail ще се придържа като платноходка, за да увеличи височината си, което ще спечели отличието, че е първият космически кораб, който плава на по-висока орбита около нашата планета. Този подвиг на небесната навигация може да бъде още една стъпка към мечтата на Карл Саган да пътува из Космоса върху светлоотразителни платна, задвижвани от светлинни лъчи.
**********
Ако държите ръцете си към слънцето, какво чувствате? Heat. Но скритото сред топлината е натиск, така че минута никога не бихте го забелязали. Самата светлина упражнява сила, като ветровит ветрец, но е толкова фина, че никога не бихте забелязали. На Земята това е приблизително еквивалентно на хартиена щипка, почиваща в ръцете ви.
Но в почти вакуума на космоса дори минутното налягане като това може да има голям ефект, тъй като натиска през цялото време, час след час, ден след ден. И за разлика от ракетното гориво, има безплатна и практически неограничена доставка на слънчева светлина. Ако можем да използваме тази сила, можем да я използваме; всичко, от което се нуждаем, са платната. Подобно на моряците на стари, бъдещи космически кораби (и космически пътници) могат да се задвижат в необятната космическа шир с помощта на слънцето или поне така е предвидил Саган.
Диаграма на космическа совалка, освобождаваща леко платно от товарния си отсек. (JPL) Саган имаше великолепна визия за бъдещето на космическите проучвания, като си представяше, че астроплавците ще участват в междугалактически регати, състезавайки своите космически кораби по вселената, използвайки силата на звездната светлина. Но той не е първият, който е предвидил човечеството да плава от светлина.
Преди четири века комета се прокрадна през небето, като плени вниманието на немския астроном Йоханес Кеплер. Забеляза, че опашката на кометата сякаш се разстила зад нея. Слънчевата светлина, помисли си той, трябва да нагрее кометата и да освободи материал от нейната повърхност. Това проницателно наблюдение подтикна Кеплер да мисли, че слънчевата светлина може да бъде полезна форма на задвижване.
„Осигурете кораби или платна, приспособени към небесния бриз, и ще има такива, които ще смелят дори тази празнота“, пише той на Галилей през 1608 г.
Кеплер е живял в разгара на научен ренесанс, през време, в което човечеството започва да осъзнава своето място в Космоса. Земята не е била центърът на Слънчевата система, а всъщност е една от многото планети, обикалящи около една от многото звезди. Тъй като корабите - често срещана форма на пътуване по онова време - се задвижват от ветрове, изглежда съвсем естествено, че Кеплер би предвидил хората да плават из космоса по същия начин, по който мореплавателите се движат по моретата.
Но щяха да отнемат векове мечтите на Кеплер да станат реалност.
През 1865 г. Джеймс Клерк Максуел показа на света, че светлината съдържа пакети с енергия, наречени фотони, а фотоните имат скорост, която може да бъде прехвърлена на други обекти. Ако фотон влезе в контакт с предмет като лъскаво слънчево платно, той ще прехвърли част от своята енергия и ще избута платно напред.
Различни леки форми на платна. (Raquel Scoggin / Supercluster) С напредъка на ракетата след Втората световна война и със старта на Sputnik през 1957 г. идеята за изследване на Космоса изведнъж се измести от научната фантастика към реалността и слънчевото плаване отново изглежда като примамлива форма на задвижване.
Скоро след създаването си, НАСА започва да планира множество амбициозни космически мисии, включително финансиране на няколко изследвания за слънчеви платна. През 70-те години на миналия век планът се излюпва с комета - същата комета, която Кеплер шпионира в небето векове по-рано. Този космически кораб ще бъде оборудван със слънчево платно, използвайки слънчевата енергия, за да извърши своето пътуване. За съжаление, планът беше бракуван, преди да може да стигне до стартовата площадка, но идеята за слънчево плаване щеше да продължи.
Лу Фрийдман, инженер от НАСА, който работи по тази вече несъществуваща мисия, все още беше убеден, че слънчевото плаване е жизнеспособна форма на задвижване. Той (заедно с Карл Сейгън и Брус Мъри, бивш ръководител на лабораторията за реактивни двигатели на НАСА) съучреди Планетарното общество през 1980 г. в голяма степен, за да превърне слънчевото плаване в реалност.
„Соларното плаване като цяло е вплетено в ДНК на Планетарното общество още преди да сме били основани“, казва за Supercluster Дженифър Вон, главен оперативен директор на обществото. „И тримата ни основатели са имали ръка в ранните етапи на слънчевото плаване.“
**********
Измислянето как да се изгради огромно, свръх леко слънчево платно и след това изгодно да го пусне в космоса би се оказало голямо предизвикателство. Но групата упорито и първата атака на обществото в слънчевото плаване най-накрая удари стартовата площадка през 2005 г. под формата на космически кораб, наречен Космос 1. За съжаление евентуалният спътник не успя да излезе на орбита, като се разби в близост до Русия в Баренцово море. Ще изминат още десет години, преди планетарното общество да постигне първия си успех в слънчевото плаване.
Диаграма на слънчево платно. (JPL) Мениджърите на мисията се върнаха при чертожната дъска и решиха да мислят по-малки за следващия си опит. Кубезатите - които са с размерите на един хляб - избухнаха на сцената на космическия полет, предоставяйки по-евтина алтернатива на традиционните, обемисти спътници.
Според Бил Най, появата на CubeSats всъщност доведе до сегашния дизайн на квадратното платно. "Квадратното платно се оказва доста добра отправна точка и доста добър дизайн", казва Най от Supercluster.
Полученият кораб, наречен LightSail 1, беше намалена версия на Cosmos 1. Този мини сателит с размер на обувки стартира през 2015 г., като се качи на ракета Atlas V и лети на орбита заедно с нелегалния космически самолет X-37B на ВВС,
Веднъж в орбита, LightSail 1 доказа, че може успешно да разгърне своето платно във вакуума на космоса. Но мъничкият сателит се сблъска с множество проблеми, включително софтуерни проблеми, загуби на сигнали и проблеми с батерията по време на мисията си. След бурно време в ниска земна орбита, малкият кораб разположил своя съименник: четири лъскави миларски платна, доказвайки, че можете да поставите пълно леки платна в малък пакет.
Въпреки своите неуспехи, като демонстрация на технологии, LightSail 1 постигна успех. За да отпразнуват, той връщаше върховния селфи. Но също така хората вдигнаха очи, опитвайки се да забележат плавателния съд, докато се извисяваше над Земята. Найе дори успя да забележи малкия сателит, който блести през нощта, докато минаваше над замърсеното от светлина небе в Ню Йорк.
С много малко частици, които да забавят лекото плаване надолу с влачене, това може да ускори космически кораб до много високи скорости с течение на времето. (Raquel Scoggin / Supercluster) Стигането до тази точка беше огромно постижение за Планетарното общество, с нестопанска цел, формирано за подпомагане на космическата наука и проучване. „Космосът извежда най-доброто в нас“, казва Бил Най. „Той се харесва на всички хора и всички националности.“
Повече от 40 000 членове на планетарното общество подкрепиха тази мисия (и развитието на слънчевото плаване), дарявайки от 5 до повече от 1 милион долара за финансиране на организацията.
„Невероятно рядко човек получава възможност да участва в първите етапи на нова технология за задвижване на космически кораби“, казва Брус Бетс, ръководител на мисията LightSail. „Не са толкова много. Да бъдеш в началните фази, първите стъпки на слънчевото плаване, е доста чест. "
**********
През годините, докато Планетарното общество изгражда своите ветроходни кораби, други по целия свят също са отплавали.
Тестова мисия за 2015 г., наречена CubeSail, построена от космическия център Surrey във Великобритания, беше стартирана, но не успя да се разгърне правилно. Три други малки мисии за плаване - NanoSail-D на НАСА, CanX-7 в Канада и InflateSail на Surrey - имаха известен успех, но също като LightSail 1, техните мисии бяха ограничени до ниска земна орбита.
Диаграма на слънчево платно. (JPL) Япония има най-голям успех в слънчевото плаване досега, тъй като междупланетарният кайт-кораб, ускорен от радиацията на слънцето (IKAROS), изстрелян в орбита около слънцето през 2010 г. Веднъж в дълбоко космос, той се отвори с широчина 46 фута. квадратно платно и за първи път в историята започна да управлява и променя скоростта си със силата на слънцето.
Космическият кораб също имаше вградени слънчеви клетки в платното си с кайт, за да генерира електричество. Не се очакваше клетките да произвеждат много мощност по време на полет, но вместо това помогнаха да послужат като изпитателно легло за бъдещи йонни двигателни двигатели.
IKAROS прекара следващите три години в измерване на ускорението си поради светлинно налягане. Той също така тества различни начини за управление на движението си с помощта на течни кристали (наподобяващи LCD електронен дисплей), вградени в платното, които могат да регулират отразяващата способност на плавателния съд и да променят скоростта му. Електричеството, преминаващо през панелите, повишава отразяващата способност, което позволява на космическия кораб да се ускорява напред, а изключването на потока прави налягането на слънчевата светлина по-дифузно.
Японските космически служители казват, че IKAROS е успял да коригира както своя курс, така и ориентацията си преди планирания край на мисията през 2015 г. Контактът с IKAROS е загубен, но последващото проследяване показва, че слънчевото платно продължава да се върти около слънцето между Земята и Венера, т.е. и формата на орбитата му продължава да се променя в резултат на промени в светлинното налягане.
Но наред с успехите му, данните на IKAROS показват, че все още ни предстои дълъг път, преди да осъзнаем пълния потенциал на слънчевото плаване. Планетарното общество се надява, че ако всичко върви по план, LightSail 2 ще помогне да превърне слънчевите платна в надежден, евтин, нулев двигател за летене през космоса.
Оттам възможностите са почти безгранични. С леко платно космически кораб може да отиде до Луната, до астероиди, до Юпитер - навсякъде, където духа вятърът на светлина, без да използва гориво.
