Wir können auf Sonnenstrahlen segeln.
LightSail 2, die erste Mission zur erfolgreichen Demonstration der Sonnensegeltechnologie, befindet sich seit mehr als 30 Monaten im Orbit und übertrifft die ursprünglichen Schätzungen bei weitem. Nach dem Start am 2. Juli 2019, die Mission erhöhte die Umlaufbahn eines kleinen Raumfahrzeugs um 1,9 Meilen 3,2 km, indem sie nur die Antriebskraft von Photonen oder Lichtstrahlen von der Sonne nutzte.
Es ist ein großer Maßstab für relativ neue Technologie.
Im Interview mit IE, Wir haben den Präsidenten der Planetary Society, Bill Nye, ja, derselbe renommierte „Bill Nye the Science Guy“ gefragt, ob das Projekt seine Erwartungen übertroffen hat. "LightSail 2 fliegt immer noch!", antwortete Nye. "Ich dachte – die Ingenieure dachten – das Schiff würde eine Weile segeln, aber in weniger als einem Jahr durch Luftwiderstand zum Absturz gebracht werden."
Das war es nicht.
Erstmaliger Flug mit Licht
The Planetary Society, die gemeinnützige Organisation dahinter LightSail 2 startete sein Projekt in den Orbit im Jahr 2019 als erste Proof-of-Concept-Solarsegelmission, nachdem es in Höhe von 7 Millionen US-Dollar per Crowdfunding finanziert worden war. Aber die Mission bewies nicht nur, dass Lichtflüge möglich sind: Sie strahlte zuverlässig Daten zurück zur Erde.
„Wir alle waren der Meinung, dass die Software an Bord zusammen mit den Bildgebungsfunktionen, die wir am Boden haben, ziemlich gute Arbeit leisten würden. Aber wow, die Bilder sind umwerfend“, sagte Nye und bezog sich auf die fast konstante Strom von Erdfotos aufgenommen von der Bordkamera von LightSail 2 seit der des Raumschiffs32 Quadratmeter Segel wurde erstmals fast einen Monat nach dem Start an Bord einer SpaceX Falcon 9-Rakete eingesetzt.
Die Mission war eine massive Teamleistung, von der Crowdfunding-Initiative bis hin zu den Teams von California Polytech, Purdue, Georgia Tech und dem Hawai'i Community College, die alle vom Projektmanager Bruce Betts geleitet wurden. „Meine Erwartungen wurden in der Tat übertroffen, dankdie visionären Mitglieder der Planetary Society, die diese Mission möglich gemacht haben", erklärte Nye.
Aber das Beste daran? Dieses ganze Unternehmen kratzte nur an der Oberfläche dessen, was die Sonnensegeltechnologie für die Weltraumforschung leisten kann.
Die Inspiration hinter LightSail 2
Die Idee, die LightSail 2 entzündete, wurzelt in einer mehr als 400 Jahre alten Beobachtung des Kosmos. „Das Konzept des Sonnensegelns geht auf das Jahr 1607 zurück, als ein heller Komet am Nachthimmel erschien, was sowohlverängstigte und faszinierte Menschen", erklärte Nye zu IE. „Johannes Kepler, nach dem Keplers Gesetze der Planetenbewegung benannt sind, beobachtete die Schweife des sogenannten Halley-Kometen und kam zu dem Schluss, dass es etwas am Sonnenlicht geben muss, das die schillernden Schweife eines Kometen erzeugt.“
„Die Vorstellung von Sonnenstrahlen, die mit einem Himmelsobjekt interagieren, inspirierte Kepler dazu, sich Schiffe vorzustellen, die im Sternenlicht durch den Weltraum segeln, so wie Schiffe vor dem Wind auf der Erde segeln“, fügte Nye hinzu. „1608 schrieb er einen Brief an seinen Freund Galileo Galilei: 'Schaffen Sie Schiffe oder Segel, die an die himmlischen Brisen angepasst sind, und es wird einige geben, die sogar dieser Leere trotzen werden.'"
Schneller Vorlauf bis Mitte der 1970er Jahre: Der Gründer der Planetary Society, Louis Friedman, leitete eine NASA-Bemühung, ein Sonnensegel zu genau demselben Kometen Halley zu schicken, während der berühmte Wissenschaftspopularisierer und Mitbegründer der Planetary Society, Carl Sagan, der zufällig auch wareiner von Nyes Professoren an der Cornell University – förderte das Projekt am Die Heuteabend-Show mit Johnny Carson. Sie schlugen ein leichtes Raumschiff vor, das durch den Impuls von Photonen von der Sonne, die auf ein Lichtsegel treffen, auf den Kometen zugeschleudert werden würde.
Während diese Mission nie zustande kam, finanzierte die Planetary Society 2005 den allerersten Sonnensegel-Missionsversuch mit dem Namen Cosmos 1. Diese Mission erreichte die Umlaufbahn an Bord einer umfunktionierten russischen Rakete aus dem Kalten Krieg nicht, was uns ins Jahr 2009 bringt, als dieOrganisation begann mit der Entwicklung von LightSail. "Wir wurden durch das Aufkommen von CubeSats inspiriert: kleine, kostengünstige, nominell würfelförmige Raumschiffe, die mit einem standardisierten, kompakten und äußerst zuverlässigen Trägersystem eingesetzt werden können“, sagte Nye. „Unsere Raumschiffe LightSail 1 und LightSail 2 haben Fortschritte gemachtSonnensegel-Technologie, deren Merkmale in bevorstehende CubeSat-Missionen der NASA integriert werden. Es ist erfreulich."
Das Erbe von LightSail 2, dem weltweit ersten erfolgreichen Sonnensegel
Diese bevorstehenden NASA-Solarsegelmissionen sind Solar Cruiser, ACS3 und die Near-Earth Asteroid NEA Scout-Mission. Die erste, die gestartet wird, ist NASA-Mission NEA, die diesen März abheben wird, um den kleinsten Asteroiden zu jagen, der jemals von einem Raumschiff untersucht wurde. Sie wird die Umlaufbahn an Bord der Artemis-I-Testrakete erreichen und wird die erste voll funktionsfähige NASA-Mission sein, die Sonnensegeltechnologie für den Antrieb nutzt.
Die Planetary Society arbeitet eng mit Wissenschaftlern und Ingenieuren zusammen, um fortschrittliche Sonnensegeltechnologien zu entwickeln, und die bevorstehenden Missionen der NASA werden „ein Segel verwenden, das weitgehend vom Design von LightSail 2 abgeleitet ist“, erklärte Nye. „We teilen Daten und erleichtern zusätzliche Studien, um diesen Missionsteams zu helfen, aus unseren Erfahrungen zu lernen. Wir dokumentieren und archivieren unsere LightSail 2-Daten, damit sie für zukünftige Missionen zur Analyse zur Verfügung stehen.
Die LightSail 2-Daten könnten entscheidende Durchbrüche mit konkreten Anwendungen für bevorstehende Missionen liefern. „Es gibt einige Missionen, für die ein Sonnensegel-Raumschiff einzigartig geeignet ist“, sagte Nye. „Wenn sich ein Objekt oder Planet wie die Venus in einem befindetnäher an der Sonne als die Erde umkreist, dreht es sich schneller um die Sonne als wir selbst. Ein Sonnensegel könnte die zusätzliche Kraft liefern, die ein Raumschiff in einer näheren oder "unterlegenen Umlaufbahn" benötigt, um ausgerichtet zu bleiben oder "Station zu halten".' mit der Erde."
Mit anderen Worten, Sonnensegel könnten entscheidende, leichte Änderungen an der Flugbahn eines Raumfahrzeugs vornehmen, sei es eine winzige Beschleunigung oder die Aufrechterhaltung einer parallelen Umlaufbahn mit der Erde – oder anderen kosmischen Körpern.
"Ein Raumschiff, das zum Beispiel solare koronale Massenauswürfe überwacht, könnte [auch] neun Stunden vor einem Ereignis warnen, das unsere Kommunikationssysteme hier auf der Erde ruinieren könnte", sagte Nye.
" Wenn die Leute jetzt wirklich anfangen, in großen Dimensionen zu denken, stellen sie sich ein Sonnensegel vor, das von Lasern auf der Erde angetrieben wird, um den ganzen Weg zu einem anderen Sternensystem zu fliegen", fügte er hinzu. "Eine Idee, die buchstäblich 'weit weg' wäre." The Planetary SocietyPräsident bezieht sich möglicherweise auf die Arbeit von Durchbruchinitiativen, das darauf abzielt, ein Raumschiff namens Breakthrough Starshot zu bauen, das in 20 Jahren unseren nächsten Stern, Alpha Centauri, erreichen kann. Und es würde Lichtsegel-Technologie verwenden, kombiniert mit der Kraft von Millionen von Laserstrahlen. Aber zuUm dies zu erreichen, bräuchten wir genug Licht, um das Raumschiff mit etwa einem Fünftel der Lichtgeschwindigkeit anzutreiben.
Und es kommt noch mehr. In Zukunft könnte es ein LightSail 3 geben, das eine perfekte Trilogie von Sonnensegelmissionen vervollständigt.
Aber nicht von The Planetary Society.
„LightSail 3 ist für andere Leute gedacht, nicht unbedingt unter diesem Namen“, sagte Nye. „Unsere Aufgabe ist es, eine Technologie bereit zu stellen, die an die Welt weitergegeben und von anderen implementiert werden kann. Wir sind eine Mitgliederorganisation, und unsere Mitglieder sind von vielen Dingen begeistert", sagt er. "Was wir jetzt wirklich suchen, sind neue Ideen.
Kleine Bewegungen, interstellare Auszahlung - Während LightSail 2 im Wesentlichen eine einfache Idee war, erforderte es enorme interdisziplinäre Anstrengungen, wurde erfolgreich eingeführt und perfekt eingesetzt. Am wichtigsten war, dass es bewies, dass das Segeln auf Sonnenstrahlen möglich ist. Und diese Technologie könnte uns eines Tages weit über die Grenzen der Welt hinausführenunser Sonnensystem und erhebt uns zu einem neuen Status als interstellare Spezies. Und das bedeutet praktisch unbegrenzte Ressourcen von anderen Planeten, neue Denk- und Seinsweisen und vielleicht der "heilige Gral" für viele: Kontakt mit intelligenten Außerirdischen.