Americkej neziskovej organizácií The Planetary Society sa ako ďalšej podarilo demonštrovať nový spôsob pohonu sond, od ktorého si viacerí sľubujú možnosť navštíviť vzdialené oblasti nie len slnečnej sústavy skôr, než by to bolo možné s dnešnými technológiami.
Doposiaľ sme pri sondách totiž využívali dva spôsoby pohonu. Prvý zabezpečujú motory chemické, pri ktorých je ťah výsledkom chemických reakcií. S takýmto pohonom sa stretneme pri väčšine sond vrátane napríklad sondy New Horizons, Juno či pri oboch sondách Voyager. Druhým spôsobom pohonu sú fyzikálne motory, ktoré produkujú ťah v dôsledku fyzikálnych vplyvov. Donedávna sem patrili iba iónové motory, ktoré fungujú na dvoch rôznych princípoch urýchľovania iónov. Tieto motory vytvárajú podstatne menší ťah, no s výrazne dlhšou dobou trvania ako je to pri chemických motoroch. Prvýkrát ich použili len koncom minulého storočia pri misii Deep Space 1, neskôr napríklad aj pri sonde Hayabusa, alebo nedávno vypustenej európsko-japonskej misii BepiColombo. Najnovším prírastkom do kategórie fyzikálnych pohonov je ale práve solárna plachetnica, ktorá využíva tlak fotónov na zvyšovanie svojej rýchlosti.
Solárna plachetnica je spravidla cubesat, ktorý okrem komunikačných, zobrazovacích a analytických prístrojov určených na vykonávanie pozorovaní a komunikáciu so Zemou obsahuje aj fotovoltaické panely a plachtu tvorenú z materiálu s vysokou odrazivosťou. Vo väčšine prípadov je ako materiál zvolený Mylar, čo je obchodný názov pre film z polyetyléntereftalátu (PET). Vďaka tejto vlastnosti sa väčšina hybnosti fotónu po dopade na plachtu prenesie práve na ňu, čo zvýši jej rýchlosť a následný odraz fotónu cubesat opäť postrčí. Hoci pôsobiaca sila takéhoto efektu je oproti ostatným spôsobom pohonu neporovnateľne menšia (pohybujeme sa v jednotkách μN/m²), no v prípade správneho nasmerovania na zdroj fotónov pôsobí na plachetnicu neustále a postupne tak zvyšuje jej rýchlosť. Pre zvýšenie efektívnosti sa konštruktéri snažia plachtu skonštruovať veľmi tenkú (v μm) a s čo najväčšou rozlohou.
O možnosti takýmto spôsobom poháňať sondy sa hovorí už niekoľko desaťročí pričom jedným z prvých protagonistov bol uznávaný astrofyzik a zakladateľ The Planetary Society, Carl Sagan. Napriek tomu sa s prvými testami začalo až na prelome storočí a spočiatku to boli testy suborbitálne alebo na vesmírnej stanici, ktoré testovali hlavne spôsoby rozprestretia plachetnice. Prvou sondou, ktorá demonštrovala účinnosť solárnych plachetníc bola sonda IKAROS Japonskej kozmickej agentúry (JAXA). Štart sa konal 21. mája 2010 a spolu so sondou Akatsuki bola neskôr navedená na dráhu k Venuši, počas ktorej došlo k rozprestreniu plachetnice a následnému zaznamenaniu urýchlenia sondy. Ten istý rok vykonala skúšku tejto technológie aj NASA, tentokrát ale na zemskej orbite. Štart misie NanoSail-D2 sa konal 19. novembra a mala otestovať spôsob otvárania plachetnice a možnosti využiť túto technológiu na navedenie nefunkčných satelitov a vesmírnych odpadkov do zemskej atmosféry.
Ako jedna z prvých spoločností sa ale vývoju solárnych plachetníc začala venovať práve The Planetary Society, a to ihneď na začiatku tohto storočia. V spolupráci s nahrávacím štúdiom Cosmos Studios a Ruskou akademiou vied vytvorili prototyp solárnej plachetnice s názvom Cosmos 1, ktorá odštartovala na palube rakety Volna z ponorky 21. júna 2005, no štart bol neúspešný. Napriek tomu sa im podarilo túto technológiu vo vesmírnej komunite spropagovať a vytvoriť tak o ňu záujem a rozhodli sa pokračovať s vývojom a testovaním. Samostatné projekty organizácie LightSail 1, 2, 3 ohlásili v deň 75. výročia od narodenia Carla Sagana, pričom pri navrhovaní cubesatov z počiatku vychádzali z NanoSail-D2. Lightsail 1 odštartoval menej než šesť rokov od tohto vyhlásenia na palube rakety Atlas V, no bola vynesená iba do výšky, kde odpor atmosféry je vyšší než sila, ktorou pôsobia fotóny na plachetnicu, a tak necelý mesiac po štarte cubesat zhorel v atmosfére. Napriek tomu bola misia považovaná za úspech a takmer okamžite sa začali práce na Lightsail 2. Tú vyniesla raketa Falcon Heavy počas svojho posledného štartu 25. júna 2019 na kruhovú orbitu vzdialenú 720 kilometrov od zemského povrchu. Následne niekoľko dní prebiehali kontroly systémov a prípravy na otvorenie plachetnice tvorenej z Mylaru s rozlohou 32 m² a hrúbkou 4.5 μm, ku ktorému došlo 23. júla. Odvtedy sa plachetnica pri každom oblete otočí dvakrát o 90° v závislosti od polohy voči Slnku a zvyšuje tak postupne svoje apogeum. Bill Nye, známy americký popularizátor vedy a dnešná tvár The Planetary Society, následne koncom júla oznámil, že LightSail 2 sa podarilo zvýšiť svoju orbitálnu výšku o približne 2 kilometre a k dnešnému dňu, po vyše mesiaci „plachtenia“, sa zariadenie pohybuje už o viac ako 7 kilometrov vyššie oproti pôvodnej výške orbity. Plachetnica by mala postupným zvyšovaním apogea svoje perigeum naopak znižovať, a tak v priebehu budúceho roka zhorieť v atmosfére. Misia je ale už dnes považovaná za veľký úspech a podľa pôvodného vyhlásenia z roku 2009 by mal nasledovať ešte LightSail 3. Podľa posledných slov riaditeľky organizácie Jennifer Vaughn je ale tento projekt myslený ako nadviazanie iných organizácií na ich technológie. S vysokou pravdepodobnosťou tak LightSail 3 pod taktovkou The Planetary Society neuvidíme, no uvidíme projekt s iným názvom od inej spoločnosti, ktorý bude vychádzať práve z úspechu The Planetary Society. Spoločnosti sa tak po dlhých rokoch úsilia podarilo úspešne demonštrovať technológiu, v ktorej Sagan videl možnosť navštíviť napríklad aj iné solárne systémy. Úspech je ešte o to zaujímavejší, že financie získali crowdfundingom, teda od ich členov a úplne obyčajných ľudí či firiem, pričom celkový projekt LightSail ich doposiaľ vyšiel na približne 7 miliónov USD.
S technológiou solárnych plachiet sa tak určite stretneme v budúcnosti a pravdepodobne sa s nimi budeme stretávať stále častejšie vzhľadom nato, že v poslednej dobe sa výrazne zvyšuje záujem o cubesaty, ktoré sú zatiaľ odkázané len na krúženie okolo Zeme. Vďaka tlaku fotónov sa ale budú môcť pomerne ľahko presúvať aj k iným objektom slnečnej sústavy. K dnešnému dňu bolo oznámených niekoľko projektov, ktoré plánujú využívať tento spôsob pohonu. NASA plánuje vyslať k asteroidom v blízkosti Zeme cubesat NEA Scout a štartovať by mal počas ešte nepilotovanej misie Artemis 1. JAXA zase plánuje nadviazať na svoju úspešnú misiu vyslaním sondy OKEANOS k asteroidom v okolí Jupitera a poháňaná má byť kombinovane iónovým motorom a plachetnicou. Najzaujímavejším je ale projekt Breakthrough Starshot, ktorý podporil aj Stephen Hawking či Mark Zuckerberg a jeho odvážnym cieľom je vyslať asi 1000 nanosatelitov k najbližšej exoplanéte Proxima Centauri b vzdialenej 4.37 svetelných rokov od Zeme. Nanosatelity by mali dosiahnuť rýchlosť 15% až 20% rýchlosti svetla a doraziť tak k svojmu cieľu za približne 20 rokov.
Solárne plachetnice musia vykonať ešte niekoľko úspešných misií, aby tak dokázali svoju efektívnosť a využiteľnosť, no zatiaľ sa zdá, že maju celkom slušne našliapnuté k tomu, aby sa raz stali bežnou súčasťou kozmonautiky.
Aktuálny stav LightSail 2 môžete sledovať na tomto linku: http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/lightsail-mission-control.html
Zdroje informácií:
https://www.space.com/lightsail-2-solar-sail-mission-success.html
https://www.scientificamerican.com/article/solar-sailing-success-planetary-society-deploys-lightsail-2/
https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_sail
https://earth.esa.int/web/eoportal/satellite-missions/i/ikaros
http://www.planetary.org/explore/projects/lightsail-solar-sailing/#project-history
http://www.planetary.org/blogs/jason-davis/difference-between-lightsails.html
Zdroje obrázkov:
http://www.planetary.org/multimedia/space-images/earth/lightsail-2-with-sail.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Gridded_ion_thruster#/media/File:Electrostatic_ion_thruster-en.svg
https://theconversation.com/how-to-sail-through-space-on-sunbeams-solar-satellite-leads-the-way-42223
https://global.jaxa.jp/press/2010/06/20100628_ikaros_e.html
