LightSail 2 menyebarkannya berlayar surya lima bulan yang lalu, dan itu masih mengorbit Bumi. Ini adalah demonstrasi sukses dari potensi pesawat ruang angkasa berlayar surya. Sekarang tim LightSail 2 di The Planetary Society telah merilis makalah yang menguraikan temuan mereka dari misi sejauh ini.
Konsep berlayar surya telah ada selama beberapa waktu, pada kenyataannya, kembali ke Johannes Kepler. Kembali pada 1607, komet Halley melintas di atas kepala, dan Kepler memperhatikan bagaimana ekor komet itu mengalir menjauh dari Matahari. Dia berpikir, ternyata benar, bahwa sinar matahari bertanggung jawab. Dalam sebuah surat kepada Galileo yang terkenal di kalangan astronomi, Kepler berkata, "Menyediakan kapal atau layar yang disesuaikan dengan angin surgawi, dan akan ada beberapa yang akan berani bahkan kekosongan itu." Cukup keren.
Tentu saja tidak ada cara bagi Kepler untuk mengetahui seberapa benar dirinya. Tetapi sekarang, terima kasih kepada The Planetary Society dan yang lainnya, kami melakukannya.
Planetary Society adalah pelopor dalam bidang berlayar matahari. LightSail 2 sebenarnya adalah wahana berlayar surya ketiga mereka, mengikuti jejak LightSail 1, dan pendahulu asli mereka Cosmos 1, yang tidak mencapai orbit ketika roket peluncurannya gagal. Pesawat ruang angkasa berlayar surya ketiga, disebut LightSail 3, akan mencapai titik libration Sun-Earth L1 jika semuanya berjalan dengan baik.
Sebagai salah satu pesawat ruang angkasa berlayar surya pertama, LightSail 2 mengajarkan kita pelajaran berharga tentang potensi dan keterbatasan berlayar surya. Pada 10 Januari, Planetary Society merilis makalah yang menguraikan beberapa pelajaran itu. Makalah ini berjudul "Orbit dan Kinerja Sikap dari LightSail 2 Solar Sail Spacecraft."
LightSail 2 perlahan-lahan menyerah, dan semakin mendekat ke Bumi. Ketika dikerahkan, pemodelan orbital memperkirakan bahwa ia akan jatuh ke Bumi sekitar satu tahun setelah layarnya dikerahkan. Tetapi pesawat ruang angkasa itu berada dalam orbit Bumi yang tinggi sekitar 720 km (447 mil) jauh lebih tinggi daripada satelit dan pesawat ruang angkasa lainnya seperti Stasiun Luar Angkasa Internasional, yang mengorbit pada 400 km (249 mil).
Hanya ada sedikit data tentang kerapatan atmosfer pada ketinggian itu, dan pada peluruhan orbit yang dihasilkan, sehingga prediksi satu tahun tidak tepat. Tetapi berkat LightSail 2, kita sekarang tahu bahwa gaya hambat atmosfer pada ketinggian itu cukup kuat untuk menarik LightSail 2 ke Bumi. Salah satu alasannya adalah pesawat ruang angkasa tidak selalu berlayar dengan matahari.
Selama setiap orbit 100 menit, LightSail 2 menghabiskan hanya sekitar 28 menit untuk menangkap foton matahari, dan itulah satu-satunya waktu ia dapat mengubah lintasannya. Sisa waktu dihabiskan baik dalam gerhana, bergerak langsung menuju Matahari, atau menyesuaikan orientasinya. 28 menit dari waktu berlayar yang sebenarnya tidak cukup untuk sepenuhnya menetralkan hambatan atmosfer.
Itu hanya salah satu hal yang dipelajari Masyarakat Planetary dari proyek LightSail 2 mereka. Namun dalam orbit tersebut, ada variabel lain.
Tim membandingkan kinerja LightSail 2 ketika berorientasi acak vs ketika berorientasi aktif untuk berlayar surya. Mereka menemukan bahwa ketika pesawat ruang angkasa itu berorientasi secara acak, sumbu semi-mayor orbitnya berkurang 34,5 meter per hari. Ketika berorientasi aktif, ukuran yang sama menyusut hanya 19,9 meter per hari. Tetapi ada banyak variasi dalam orbitnya, dan kadang-kadang pesawat kecil meningkatkan orbitnya sebesar 7,5 meter per hari.
Video menunjukkan satu orbit tunggal untuk LightSail 2. Perhatikan garis merah dan biru yang ditumpangkan pada pesawat ruang angkasa. Garis merah menunjukkan arah Matahari, dan garis biru adalah arah medan magnet lokal. Saat mendekati Matahari, pesawat ruang angkasa mengayunkan layarnya, dan ketika berlayar aktif, ia mengubah layarnya untuk menangkap foton Matahari. Sudut Matahari ke -z berubah dari sekitar 90 derajat ke sekitar 0 derajat.
Secara umum, berlayar matahari tidak dapat mengatasi hambatan atmosfer, tetapi bukan itu yang dirancang untuk wahana antariksa ini. Potensi mereka terletak pada perjalanan antarplanet, bebas dari atmosfer dan efek gerhana planet. Pesawat ruang angkasa Scout NEA NASA (Near Earth Asteroid Scout) akan menghabiskan dua tahun di bawah penggerak layar surya untuk mencapai asteroid, meskipun itu akan menerima dorongan pendorong awal dari pendorong gas dingin.
Apogee dan perigee LightSail 2 telah naik turun selama lima bulan sejak penerapannya. Segera setelah penyebaran, pesawat ruang angkasa mengangkat apogee-nya, menjadikannya pesawat ruang angkasa berlayar surya pertama yang melakukannya. Pada saat yang sama, perigee menurun. Itu mengalami pembalikan tren pada akhir Oktober, dan pembalikan pada bulan Desember.
Ada beberapa alasan mengapa orbit melewati siklus ini. Pertama, Bumi adalah sebuah bola bulat, bukan bola. Itu berarti diameternya di garis khatulistiwa sekitar 42 km (26 mil) lebih besar daripada di kutub. Itu membuat pesawat ruang angkasa mengalami presesi, atau kegoyahan.
Alasan kedua untuk siklus apogee / perigee LightSail 2 adalah jalur Bumi mengelilingi Matahari. Gerakan itu mengubah sudut antara Matahari dan posisi apogee dan perigee pesawat ruang angkasa.
LightSail 2 adalah wahana antariksa yang hebat, tetapi memiliki keterbatasan. Salah satunya adalah roda momentum tunggal. Wahana antariksa menggunakan roda itu untuk mengorientasikan dirinya secara paralel atau tegak lurus terhadap sinar Matahari, tergantung pada apakah bulu-bulu layarnya atau berlayar aktif. Awalnya, kru darat melakukan ini secara manual, yang tidak efisien. Sekarang mereka mengotomatiskan prosesnya, dan hasilnya, wahana antariksa berkinerja lebih baik.
Namun selama proses itu, tim belajar salah satu pelajaran berharga mereka. Perubahan yang sering terjadi pada orientasi layar memberikan momentum signifikan bagi pesawat ruang angkasa. Salah satu tantangan teknis utama adalah mengelola momentum itu.
Pelajaran lain melibatkan tenaga surya. Layar surya hanya untuk berlayar matahari. LightSail 2 memiliki beberapa panel surya yang sangat kecil yang menyediakan kebutuhan daya pesawat yang sangat sedikit.
Desain awalnya menyerukan panel surya kecil di kedua sisi pesawat, tetapi panel satu sisi dilepas untuk mengakomodasi cermin khusus yang diperlukan untuk rentang laser yang menemukan jarak persisnya dari Bumi. Tetapi sekarang karena hanya ada tenaga surya di satu sisi, kadang-kadang panel itu dibayangi oleh layar. Ini mengarah pada brownout. Tim telah mampu mengatasinya sampai batas tertentu, dengan mengelola penggunaan daya pesawat ruang angkasa dan mode kontrol sikapnya. Tapi itu pelajaran yang bagus untuk pesawat ruang angkasa berlayar surya di masa depan.
Tim LightSail 2 juga telah menambahkan mode lain ke pesawat ruang angkasa yang mereka sebut mode Sun-pointing.
Mode pengarah Matahari akan membuat layar matahari pesawat ruang angkasa menghadap Matahari selama seluruh orbitnya. Ini akan membatasi orientasi ulang pesawat ruang angkasa untuk mengurangi efek dari perubahan orientasi yang sering yang memberikan momentum bermasalah ke pesawat ruang angkasa oleh roda momentum. Ini juga membantu pengisian baterai oleh sel surya, meskipun itu tidak akan mengurangi kerusakan orbital.
Mode baru juga akan membantu dengan akurasi menunjuk pesawat ruang angkasa, dan akan memberikannya sikap awal yang lebih konsisten untuk manuver dorong on / off.
Planetary Society berniat untuk memantau dengan seksama peluruhan orbital pesawat ruang angkasa untuk melihat apa efek yang dimiliki layar itu sendiri. Ini sebagian besar untuk tim lain yang mempelajari bagaimana layar drag dapat digunakan untuk secara de-orbit pesawat ruang angkasa.
Mereka juga akan terus mengambil gambar. Alasan utama untuk foto-foto ini adalah untuk memantau keadaan layar, tetapi mereka juga enak.
Anda dapat mengetahui lebih lanjut tentang LightSail 2 di situs web The Planetary's Society. Mereka adalah organisasi nirlaba, sehingga Anda dapat bergabung jika Anda ingin menjadi bagian dari misi mereka. Ini cara yang bagus bagi warga negara untuk berkontribusi.
Lebih:
- Siaran Pers: Inilah yang Kami Pelajari Sejauh Ini dari LightSail 2
- Laporan Lengkap: Kinerja Orbit dan Sikap LightSail 2 Solar Sail Spacecraft
- Masyarakat Planetary: Kisah LightSail, Bagian 1
