宇宙を移動できる場所は、ロケットに搭載されている推進剤の量と、ロケットをどれだけ効率的に使用できるかによって異なります。あなたはそれらをキャッチする必要があります。
そして現在、Planetary Societyの新しいLightSail 2宇宙船は、どれほどうまく機能するかをテストしています。
ソーラーセイルは独創的なアイデアで、ヨハネスケプラーが1600年代に最初に考えたのは、帆と船が宇宙旅行に適応できると想像したためです。もちろん、彼は関係する物理学を完全には理解していませんでした。
しかし、科学者たちは、20世紀初頭に素粒子物理学と量子力学で大きな発見をし、光自体が宇宙に帆を吹く風のように振る舞う可能性があることに気付きました。
光子には質量はありませんが、反射率の高い表面で跳ね返るときに運動量を与えることができます。これは軽い帆です。それほどではありませんが、宇宙の真空では、帆を減速させる空気抵抗はありません。十分な光子と十分な時間があれば、軽い帆は信じられないほど高速まで加速できます。
化学ロケットを使用すると、観測可能な宇宙の全質量をロケット燃料に変換することができ、小さな宇宙船が光速の0.2％よりも速く動くことはありません。しかし、軽い帆は理論的には相対論的な速度にあなたを連れて行くことができ、人間の寿命の中で星から星へ移動します。
無制限の無料の推進剤は太陽からのものであり、巨大な速度が可能であるので、なぜソーラーセイルがどこにもないのですか？
良い質問。
プラネタリーソサエティが何年にもわたって熱心に取り組んでいる問題であり、彼らはようやく実際のソーラーセールを開始して、実際にどれだけうまく機能しているかを試してみました。
2005年に、彼らは世界初のソーラーセイル、コスモス1を打ち上げようとしましたが、ロケットの故障により破壊されました。その後、彼らは仕事に戻り、2015年に発売されたLightSail 1を開発し、宇宙でのソーラーセイルの配備のテストに成功しました。
そして最後に、2019年に、惑星協会は実際に宇宙でセーリングを試す準備ができていました。
2019年6月25日、SpaceX Falcon Heavyがフロリダのケープカナベラルから爆破し、米空軍のSTP-2ミッションのために24機の宇宙船を運びました。ファルコンヘビーが発売されたのはこれが3回目で、ミドルステージへの着陸が成功することを望んでいました。ええと、それほど多くはありませんが、それはまだやることリストに残っています。しかし、それはこのビデオの目的ではありません。
とにかく、謎の空軍衛星に加えて、ファルコンヘビーは惑星協会のLightSail 2をProx-1キャリアの宇宙船に搭載し、高度720 kmで解放しました。
その後、2019年7月23日、宇宙船はソーラーセイルを配備しました。
ヒンジ付きのソーラーアレイを開き、次に4つの巻尺のようなセールブームを広げ、4つの三角形のセールを繰り出し、32平方メートルのセールエリアを展開しました。
この宇宙船は非常に小さく、重量はわずか5 kg（11ポンド）で、パン1斤の大きさです。
宇宙船は地球の周りを周回するときに、帆を太陽の光に向けて揺らし、周期ごとに1日数百メートルずつ軌道を上げます。
残念ながら、これは素晴らしいことだと思いますが、LightSail 2には、軌道上に無期限に留まるように慎重に角度を制御する制御システムが搭載されていません。
地球の片側で1日に数百メートル軌道を上げていますが、地球の反対側で軌道が下がらないように帆を正確に傾けることはできません。やがて地球の大気に沈み、燃え尽きます。
しかし、うまくいけば、惑星協会のエンジニアは、宇宙探査のためにソーラーセイルがいかに実用的であるかをようやく学んだでしょう。
まだ軌道に乗っていて、私たちの故郷の惑星の素晴らしい写真を送り返しています。
惑星協会のLightSail 2がホームデータを送信し、ミッションコントローラに宇宙で航行することを教えることで、これらのテクノロジーは実際の推進方法としてこのテクノロジーを使用する可能性のある将来のミッションにとって貴重なレッスンとなります。
作業の1つのミッションは、NASAの近地球小惑星スカウト、またはNEAスカウトです。このCubesatミッションは、2020年6月に打ち上げられる可能性のある未搭乗のEM-1ミッションであるNASAの宇宙発射システムの最初のテストで、二次ペイロードとして飛行する可能性があります。
オリオンカプセルから展開した後、NEAスカウトはライトセイル2の2倍のサイズのソーラーセールを展開し、地球近くの小惑星まで2年間かけて近くを調査しました。
ターゲットはまだわかりませんが、地球から月までの距離を過ぎる直前に1991年に発見された、地球に近いオブジェクト1991 VGが目的地になる可能性があります。そして、それは2017年8月に戻ってきました。潜在的な脅威としてその岩に注目するだけでなく、太陽系の将来の探査を支援するのに役立つ可能性のある金属や鉱物の宝庫にもしたいと思います。
ソーラーセールを使用できるもう1つのミッションは、日本の太陽系外惑星探査と天文観測用の大型カイトクラフトまたはOKEANOSです。これは、L4とL5の太陽-木星ラグランジュポイントにあるトロイの木馬小惑星への使命です。
木星と太陽の重力が1か所に多数を捕らえ、ミッションがさまざまな小惑星を簡単にサンプリングできるため、これらは小惑星を研究するのに理想的な場所です。
OKEANOSには、ソーラーパネルで覆われたハイブリッドソーラーセールがあり、そのソーラーパネルは、機器とイオンエンジンに電力を供給するためにも使用されます。
日本は2010年に配備されたIKAROSミッションでソーラーセールをテストした最初の国の1つであり、最終的にソーラーセールを使用して毎秒数百メートルの速度を獲得しました。
OKEANOSには着陸船が付属している場合もあります。はやぶさ2と小惑星リュウグウでの経験のおかげで、JAXAは小さな小惑星からの着陸とサンプルの収集について途方もない量を学びました。
すべてが順調に進んだら、OKEANOSは2020年代半ばにH-IIAロケットで打ち上げられ、いくつかの重力アシストを使用して木星への旅を行います。そして、ミッションが本当に成功すれば、トロイの木馬の小惑星のサンプルを持ち帰ることさえできるかもしれません。
NASAは、Deep Space Lunar Gatewayにソーラーセイルを追加することも検討しています。 2017年のディープスペースゲートウェイの特別な計画イベントで、カナダ宇宙庁のメンバーがステーションに追加できるソーラーセイルのコンセプトを発表しました。太陽からの継続的な光は、ステーションが推進力なしで軌道を維持するために使用できる一定の推力を提供します。カナダのロボットアームで開催-50平方メートルのソーラーセイルは、地球から月まで運ぶために高価な年間9 kgのヒドラジンをステーションに節約できます。
おそらくおなじみのミッションの1つは、画期的なスターショットのコンセプトです。太陽からの光を推進力として使用する代わりに、ブレークスルースターショットは、小さな衛星を星間速度まで加速する強力なレーザーを使用することを望んでいます。
これらは、別のスターシステムからホームイメージを送信する最初の宇宙船になる可能性があります。このエピソード全体と、Project Dragonflyと呼ばれるより重いレーザー帆のミッションを行いました。
残念ながら、宇宙機関がミッションにソーラーセイルを組み込むのに、私が思っていたよりも時間がかかりました。理解しやすく、複雑で壊れやすく、正確な方向付けが必要です。ミッションプランナーが実証済みの化学ロケットや効率的なイオンエンジンを使用して、宇宙船を太陽系全体に推進することは理にかなっています。
しかし、より多くのソーラーセイルが発売され、テストされるにつれて、エンジニアはミッションの一部としてそれらを使用する最良の方法に自信を持つようになります。メインエンジンに問題が発生した場合に備えて、ほぼすべてのミッションにバックアップソーラーセイルが搭載されている未来を想像できます。
私はいつもソーラーセーリングの可能性に魅了されており、それぞれの発見を見て、興奮して前進しています。プラネタリーソサエティが彼らのテストでこれまでに成功したことを本当に嬉しく思います。彼らは、惑星協会のメンバー、民間人、およびキックスタートキャンペーンによって資金提供され、700万ドルの使命を全うしました。太陽系の探索を支援するためにこのミッションと将来のミッションをサポートしたい場合は、planetary.orgにアクセスして詳細を確認してください。
