زومیت نوشت: ابتدای ماه جاری، انجمن سیاره‌ای، یک فضاپیمای مجهز به بادبان خورشیدی را به‌نام لایت‌سیل ۲ (LightSail 2)، سوار بر راکت فالکون هوی اسپیس‌ایکس به فضا پرتاب کرد. اکنون پس از گذشت نزدیک به سه هفته، انجمن سیاره‌ای دریافت نخستین سیگنال از فضاپیمایش را تأیید کرده است. کیوب‌ست ۵ کیلوگرمی لایت‌سیل ۲ با هدف بررسی کارکرد بادبان‌های خورشیدی به‌عنوان جایگزینی برای سوخت‌های فسیلی طراحی و به فضا پرتاب شده است. اما بادبان خورشیدی چیست و چگونه کار می‌کند؟
ممکن است روزی فرا برسد که ماجراجویان کیهانی همچون ملوان‌های باستانی از قدرت بادبان‌ها برای سفر در میان ستاره‌ها استفاده کنند؛ با این تفاوت که مسافران فضایی آینده به‌جای استفاده از بادهای اقیانوسی از نور خورشید برای هدایت نوعی فناوری به نام بادبان خورشیدی استفاده خواهند کرد.
بادبان‌های خورشیدی نوعی سامانه‌ی پیشرانش فضایی هستند که از خصوصیات نادر فوتون‌ها استفاده می‌کنند. این ذرات نوری هیچ جرمی از خود ندارند؛ بااین‌حال هنگام برخورد با اشیاء با وارد کردن تکانه، می‌توانند آن‌ها را به‌صورت جزئی به حرکت وادارند. ما انسان‌ها نیز با هر بار رفتن زیر نور خورشید، تحت فشار فوتون‌ها قرار می‌گیریم؛ اما این نیرو اساسا آن‌قدر ناچیز است که برای بدن قابل احساس نیست.
اما در فضا شرایط متفاوت است. براساس قوانین فیزیک، هر کنشی باید واکنشی متقابل و برابر داشته باشد. بنابراین وقتی فوتون‌های تابیده‌شده از خورشید با فضاپیما تماس پیدا می‌کنند، فضاپیما به‌صورت بسیار جزئی در خلاف جهت خورشید به حرکت درمی‌آید. انرژی یک فوتون قابل‌چشم‌پوشی است اما مجموعه‌ی زیادی از فوتون‌ها می‌توانند فشار درخورتوجهی را تولید کنند.
تصویر مفهومی هنرمند که یک بادبان خورشیدی را بر فراز زمین نشان می‌دهد
به‌عنوان مثال، با قراردادن صفحه‌ای آینه‌مانند، مسطح و بزرگ در مقابل فضاپیما، توان خورشیدیآن را به سمت جلو هدایت می‌کند. برای جذب و کنترل نور خورشید باید از مصالح قوی و سبک استفاده کرد. به نقل از انجمن سیاره‌ای، بادبان‌های خورشیدی می‌توانند مانند بادبان‌های عادی در جهت‌های مختلف حرکت کنند. این فناوری نسبت به روش‌های پیشرانش دیگر دارای یک مزیت است: فضاپیما نیازی به حمل سوخت نخواهد داشت و در عوض می‌تواند از نور رایگان و نامحدود ستاره‌ها استفاده کند.
فضاپیماهای مجهز به بادبان خورشیدی با دریافت پیوسته‌ی انرژی خورشید می‌توانند تا لبه‌ی منظومه‌ی شمسی شتاب بگیرند و به سرعت‌های بالایی برسند که رسیدن به آن برای راکت‌های شیمیایی دشوار است. بادبان‌های خورشیدی را می‌توان با پرتوهای لیزری گارگانچوایی (هدایت با استفاده نیروی سیاهچاله) هم هدایت کرد.
نمونه بادبان‌های خورشیدی
ناسا مفهوم بادبان خورشیدی را در سال ۱۹۷۴ با فضاپیمای مارینر ۱۰ آزمایش کرد که با هدف بررسی زهره و عطارد پرتاب شد. پس‌از آنکه سوخت مارینر به پایان رسید، بخش کنترل مأموریت، جهت صفحات خورشیدی آن را به‌گونه‌ای تنظیم کرد که بتواند پرتوهای خورشیدی را جذب کند و به حرکت خود ادامه دهد.
اولین بادبان خورشیدی ساخت دست انسان که مأموریت موفقی داشت، کاوشگر ژاپنی ایکاروس (کایت میان‌سیاره‌ای شتاب‌گرفته توسط تابش خورشید) بود. این ربات، بادبان ۱۴ متری خود را در تاریخ ژوئن ۲۰۱۰ گشود و توانایی کنترل مسیر و تغییر جهت به‌وسیله‌ی آن‌ها را اثبات کرد.
مأموریت آزمایشی نانوسیل‌دی ناسا
بادبان خورشیدی از انرژی خورشیدی استفاده می‌کند و به سوخت فسیلی نیاز ندارد
در همان سال، ناسا مأموریت آزمایشی نانوسیل‌دی (NanoSail-D) را آغاز کرد که بادبانی الماسی‌شکل با پهنای سه متر داشت. این کاوشگر، بادبان خود را در سال ۲۰۱۱ باز کرد؛ به مدت هشت ماه در مدار زمین چرخید و سپس در جو زمین سوخت. ماهواره‌های کوچک به دلیل وزن سبک و فضای اندکی که برای حمل سوخت دارند، کاندیدهای ایده‌آلی برای این نوع پیشرانش محسوب می‌شوند.
انجمن سیاره‌ای در سال ۲۰۱۵، فضاپیمای لایت‌سیل ۱ را در مدار زمین قرار داد که مساحت بادبان خورشیدی آن ۳۲ مترمربع (هم‌اندازه‌ی رینگ بوکس) بود. باوجود برخی موفقیت‌ها این مأموریت نقص‌های کوچکی داشت و درنهایت ارسال سیگنال آن قبل از ورود به جو و چند هفته پس از پرتاب متوقف شد.
اما انجمن سیاره‌ای به مأموریت جدید لایت‌سیل ۲ امیدوار است. این فضاپیما با اندازه‌ی تقریبی یک قرص نان که در تاریخ ۴ تیر پرتاب شد، قصد دارد نزدیک‌ترین منظومه‌ی ستاره‌ای موسوم به آلفا قنطورس را بررسی کند که در فاصله‌ی ۴.۳ سال نوری از زمین قرار گرفته است. سوخت، یکی از ملزومات پرهزینه و سنگین به‌حساب می‌آید و اگر لایت‌سیل ۲ روش توان خورشیدی را ثابت کند، احتمالا بتوان سوخت مأموریت‌های آینده به اعماق منظومه‌ی شمسی و فراتر از آن را به‌وسیله‌ی فوتون‌ها یا ذرات نوری خورشید تأمین کرد.
لایت‌سیل ۲ این تصویر از هلال زمین را در تاریخ ۶ ژوئیه‌ی ۲۰۱۹، ساعت ۱۲:۴۱ دقیقه‌ی بامداد به وقت محلی و با استفاده از دوربین نصب‌شده روی پنل‌های خورشیدی دو وجهی خود ارسال کرد. این عکس هنگام غروب خورشید گرفته شده و خورشید در سمت راست تصویر نمایان است. این تصویر دست‌کاری نشده و جلوه‌ی درخشش لنز (lens flare) به دلیل پراکندگی نور خورشید در اطراف لنز دوربین به وجود آمده است. دوربین‌های فیش‌آی دوگانه‌ی لایت‌سیل ۲ از میدان ۱۸۰ درجه‌ای برخوردار هستند که منجر به اعوجاج کمان‌ها و گوشه‌ها می‌شود.
ارسال اولین سیگنال
فضاپیمای لایت‌سیل ۲ در تاریخ ۴ تیر از مرکز فضایی کندی فلوریدا با راکت فالکون هوی شرکت اسپیس‌ایکس به فضا پرتاب شد. لایت‌سیل ۲ در تاریخ ۱۱ تیر با زمین تماس گرفت و انجام مجموعه‌ای از بررسی‌ها را آغاز کرد تا نشان دهد که سامانه‌های فضاپیما طبق انتظار درحال کار هستند. اکنون که لایت‌سیل ۲ برای آغاز ماموریتش آماده می‌شود، انجمن سیاره‌ای ابزار آنلاینی را ساخته است تا همگان از هرکجا بتوانند فضاپیما را به‌صورت زنده ردیابی کنند.
ابزار یادشده و وب‌سایت همراه آن، به‌صورت پیوسته وضعیت لایت‌سیل ۲ را هم‌زمان با چرخش آن به دور زمین نمایش خواهد داد و نمایی کلی را از کارکرد این فضاپیما در اختیار علاقه‌مندان از سرتاسر دنیا قرار می‌دهد.
نخستین پیغام لایت‌سیل ۲ در تاریخ ۱۱ تیر در دانشگاه ایالتی پلی‌تکنیک کالیفرنیا در سن لویز اپسیپو دریافت شد. سیگنال‌های دریافتی لایت‌سیل ۲ از آنتن رادیویی آن ارسال شدند که مخابره‌ی داده‌ها و علامت تماس را به شکل کد مورس آغاز کرد. بروس بتز، مدیر برنامه‌ی لایت‌سیل و دانشمند سرپرست انجمن سیاره‌ای می‌گوید: پس از سال‌ها آماده شدن برای این مأموریت امروز بسیار خوشحال هستیم که فضاپیمای عملیاتی را هدایت می‌کنیم.
ارسال اولین تصاویر
لایت‌سیل ۲ روز یکشنبه تاریخ هفتم ژوئیه، اولین تصاویرش را به زمین ارسال کرد. این تصاویر شامل نماهای سایه‌ای زمین در حین حرکت فضاپیما هنگام غروب خورشید است. پراکندگی نورخورشید در اطراف دوربین‌ها منجر به ایجاد جلوه‌ی درخشش لنز شده است. فضاپیمای لایت‌سیل ۲ مجهز به دو دوربین فیش‌آی است که هر کدام از میدان ۱۸۰ درجه‌ای برخوردار هستند. درنتیجه تصاویر کمی دارای اعوجاج می‌شوند.
این تصاویر کم کیفیت داخل لایت‌سیل ۲ ر قبل از توسعه‌ی پنل خورشیدی آن نشان می‌دهند. نمایی که توسط دو دوربین پنل خورشیدی ثبت شده است. بزرگنمایی تصاویر سه برابر اندازه‌ی واقعی است. دو تصویر بالا و دو تصویر پائین نمای یکسانی از دوربین‌ها هستند که با شرایط نورپردازی متفاوتی ثبت شده‌اند.
کنترل مأموریت لایت‌سیل ۲، یا داشبورد آن با هر بار ارتباط این ماهواره با زمین به‌روزرسانی می‌شود. این داشبورد منبعی غنی از داده‌ها ازجمله موقعیت ماهواره، مدت‌زمان اقامت در مدار، سطح باتری، میزان سرعت چرخش و وضعیت بادبان خورشیدی آن است. لایت‌سیل ۲ بلندپروازانه‌تر از مأموریت نسل پیشینش است و با استفاده از توان خورشیدی به مانور در فضا و حرکت در مدارهای مختلف آن خواهد پرداخت.
هر دو فضاپیمای لایت‌سیل کاملا با سرمایه‌گذاری شهروندان ساخته شده‌اند و بیش از ۴۰ هزار نفر برای حمایت از این مأموریت و توسعه‌ی بادبان خورشیدی آن مشارکت کرده‌اند. میزان سرمایه‌گذاری‌ها از ۵ دلار تا بیش از ۱ میلیون دلار متغیر است.
قدم بعدی لایت‌سیل ۲ باز کردن بادبان‌های خورشیدی است. ماهیت انعکاسی بادبان باعث می‌شود ماهواره از دید ناظران زمینی به‌ویژه هنگام طلوع خورشید، قابل رویت باشند. برای افزایش شانس دیدن لایت‌سیل ۲ و آگاهی از به‌روزرسانی‌های مربوط به باز شدن بادبان‌ها و عبور از منطقه‌ی موردنظر می‌توانید به صفحه‌ی کنترل مأموریت این فضاپیما مراجعه کنید.
2121
نظر شما