LightSail 2 hat seine Solarsegel erfolgreich eingesetzt. Kurz nach 12:00 Uhr PST twitterte die Planetary Society, dass die Segel ausgefahren seien und das Raumschiff mit Sonnenlicht segelte. Wir können alle ihren Erfolg genießen und uns fragen, wie Sonnensegel in die Pläne der Menschheit zur Weltraumforschung passen werden.
Update: Dieser Artikel wurde mit neuen Bildern von LightSail2 aktualisiert.
SEGELEINSATZ ABGESCHLOSSEN! Wir segeln auf SUNLIGHT!!!!! pic.twitter.com/PA74NMa7Ry
— Planetarische Gesellschaft (@exploreplanets) 23. Juli 2019
Dies ist ein dramatischer Moment für LightSail 2 und für The Planetary Society, die weltweit größte gemeinnützige Weltraumorganisation. LightSail 2 ist das dritte Raumfahrzeug in ihrem LightSail-Programm. Es wurde am 25. Juni gestartet und befindet sich seitdem im Orbit, bereitet sich auf den Segeleinsatz vor und schickt uns einige süße Bilder von der Erde .
Ein dramatisches Bild der eingesetzten Segel mit Wissen-schon-was im Hintergrund. Bildquelle: The Planetary Society.
Eine Reihe von Tweets von The Planetary Society erzählte die Geschichte den ganzen Morgen.
Der Segeleinsatz ist ein manuelles, zweistufiges Verfahren, das vom Bodensystemteam eingeleitet wird. Zuerst muss das Team das Segel für den Einsatz „bewaffnen“ und dann den Befehl zum Ausfahren des Segels senden. Wenn alles gut geht, sollte die Telemetrie anzeigen, dass die Motoranzahl ansteigt.
— Planetarische Gesellschaft (@exploreplanets) 23. Juli 2019
Das Segel von LightSail 2 ist eigentlich ein System aus vier kleineren dreieckigen Segeln, die im Einsatz ein großes Quadrat ergeben. Einmal ausgefahren, misst das Segel 32 m² oder 340 sq ft. Sobald es ausgefahren ist, kann es verwendet werden, um die Umlaufbahn des Raumfahrzeugs anzuheben und die Leistungsfähigkeit und Nützlichkeit von Solarsegeln zu demonstrieren.
Das eingesetzte Lichtsegel misst 32 m² oder 340 m². Bildquelle: The Planetary Society.
MOTOR AN. Telemetrie zeigt #LightSail2 s Segelauslösemotor ist aktiv.
— Planetarische Gesellschaft (@exploreplanets) 23. Juli 2019
Als nächstes kam eine Telemetrie von dem winzigen Satelliten, die zeigte, dass die Anzahl der Motoren anstieg. Telemetrie zeigte auch, dass die Kameras aktiv waren.
AUSFÜHRUNG ABGESCHLOSSEN! Telemetrie zeigt an, dass der Motor die Zielanzahl erreicht hat! pic.twitter.com/GhKv3ptdQS
— Planetarische Gesellschaft (@exploreplanets) 23. Juli 2019
Dieses Gif stammt von der Kamera 1 von LightSail 2 und zeigt das eingesetzte Sonnensegel. Bildnachweis: The Planetary Society
Solarsegeltechnologie
Wenn Sie mit der Solarsegel-Technologie nicht vertraut sind, ist die Idee zumindest theoretisch relativ einfach.
Ein Sonnensegel nutzt den Impuls der Photonen, die von der Sonne kommen, ähnlich wie ein Segelboot die Energie des Windes einfängt. Das Lichtsegel fängt die Photonen nicht ein. Die Photonen prallen von der reflektierenden Oberfläche ab und treiben das Segel an. Es ist eine leichte, einfache Technologie mit großem Potenzial.
Im Vakuum des Weltraums funktioniert es. Es gibt keinen Widerstand gegen die Dynamik des Raumfahrzeugs, so dass im Laufe der Zeit mehr und mehr Photonen von ihm abprallen, seine Geschwindigkeit steigt. Alles ohne Treibstoff oder ein anderes Antriebssystem mitzuführen.
In gewisser Weise ist das Sonnensegel genau wie ein Segel auf einem Boot. Das Segel kann in Winkeln ausgerichtet werden, um die Fahrt des Raumfahrzeugs zu lenken. Wenn die Segel direkt auf die Sonne gerichtet sind, fliegt das Raumfahrzeug direkt von der Sonne weg. Aber durch Wenden oder Verändern des Segelwinkels kann ein Raumfahrzeug, das Sonnensegel verwendet, sich selbst durch das Sonnensystem und darüber hinaus steuern und vorantreiben.
Künstlerische Illustration der japanischen Raumsonde IKAROS, der ersten Raumsonde, die erfolgreich die Solarsegeltechnologie demonstriert. Bildnachweis: Von Andrzej Mirecki – Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=14656159
Sie gewinnen auch auf Reisen immer mehr an Fahrt. Sie können sich weiter beschleunigen, solange Photonen auf sie treffen. Ein Sonnensegel-Raumschiff kann Geschwindigkeiten erreichen, die eine chemische Rakete niemals erreichen kann, obwohl sie der Anziehungskraft der Erde offensichtlich nicht alleine entkommen können.
Dieses Gif stammt von der Kamera 2 von LightSail 2. Bildnachweis: The Planetary Society
Natürlich kann die Dynamik nicht ewig im gleichen Tempo zunehmen. Je weiter ein Sonnensegel von der Sonne entfernt ist, desto weniger Photonen treffen darauf. Und obwohl es in der Leere des Weltraums nicht langsamer wird, nimmt seine Beschleunigungsrate ab.
Aus all diesen Gründen sind Sonnensegel auf lange Reisen ausgerichtet, bei denen ein einfaches, aber effektives Antriebssystem glänzen kann. Es gibt sogar die Idee, dass Laser auf Sonnensegel gerichtet werden könnten, um ihnen zu helfen, noch mehr zu beschleunigen.
Lasergestützte Solarsegel
Die Durchbruch Starshot Das Projekt zielt darauf ab, eine Flotte kleiner Sonnensegel-Raumschiffe zu unserem nächsten Sternennachbarn Alpha Centauri zu schicken. Anstatt sich allein auf die Energie der Sonne zu verlassen, um dorthin zu gelangen, würde sie von einer Reihe von Lasern angetrieben, deren Photonen die Segel auf die gleiche Weise treffen würden wie die Sonne. Das Laser-Array würde das Raumfahrzeug auf eine mögliche Geschwindigkeit von etwa 60.000 km/s (37.282 mps) beschleunigen – oder 20 % der Lichtgeschwindigkeit.
Dieses Bild zeigt das sonnennächste Sternsystem, den hellen Doppelstern Alpha Centauri AB und seinen entfernten und schwachen Begleiter Proxima Centauri. Ende 2016 unterzeichnete die ESO eine Vereinbarung mit den Breakthrough Initiatives, um die VLT-Instrumente für die Suche nach Planeten im Alpha Centauri-System anzupassen. Solche Planeten könnten die Ziele für einen eventuellen Start von Miniaturraumsonden der Breakthrough Starshot Initiative sein. Bildnachweis: ESO
Alpha Centauri 4,37 Lichtjahre entfernt ist, also würde das Breakthrough Starshot-Projekt selbst mit den Lasern immer noch 20 Jahre brauchen, um dorthin zu gelangen.
Aber das ist ein ganz anderes und ehrgeizigeres Projekt als LightSail 2. Außerdem ist die Breakthrough Starshot das Projekt eines russischen Milliardärs, während LightSail eine öffentliche, gemeinnützige Raumsonde ist, die mit Geldern von begeisterten Unterstützern gebaut wurde.
Und sein Erfolg heute ist eine schöne Leistung.
LightSail 2 ist eine Demonstrationsmission, die zeigen soll, wie selbst ein kleines Sonnensegel die Umlaufbahn eines Raumfahrzeugs anheben kann. Es gibt noch viele Hindernisse, die es zu überwinden gilt, um es zu vergrößern. Es könnte kommerzielle Anwendungen für kleine Satelliten haben und schließlich könnte seine Technologie eine Rolle bei der Erforschung unseres Sonnensystems spielen.
Aber genießen Sie heute den Erfolg der Planetary Society!