Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Күн желкені жобасы
Күн желкені жобасы және ғарыш кемесі
Solar sail project
the solar sail project and spacecraft
Космос 1 – Космос студиясы мен Планеталық қоғамның ғарышта күн желкенін сынау жобасы. Жобаның бір бөлігі ретінде, 2005 жылдың 21 маусымында сағат 19:46:09 UTC (15:46:09 EDT) Баренц теңізіндегі ресейлік "Борисоглебск" су асты кемесінен ұшқышсыз күн желкенді ғарыш кемесі "Космос 1" космосқа ұшырылды. Бірақ, ракетаның істен шығуы ғарыш кемесінің жоспарланған орбитаға шығуына кедергі келтірді. Орбитаға шыққаннан кейін, ғарыш кемесі үлкен желкенін ашуға тиіс еді, оған Күннен шыққан фотондар итеріліп, ғарыш кемесінің жылдамдығын арттыратын еді (күннің шаңбағының да әсері бар, бірақ ол әлдеқайда аз). Егер миссия сәтті аяқталғанда, бұл ғарыш кемесінің жылдамдығын арттыру үшін күн желкенін орбитада алғаш рет пайдалану, сондай-ақ ғарыш кеңістігін қолдау тобының алғашқы ғарыш миссиясы болар еді. Жобаның бюджеті 4 миллион АҚШ долларына тең болды. Планеталық қоғам "Космос 2" үшін тағы 4 миллион АҚШ долларын жинауды жоспарлады, бұл экспериментті қайта іске асыру мақсатында жасалған, және ол Халықаралық ғарыш станциясына (ХҒС) "Союз" жабдықтау миссиясымен уақытша ұшырылатын еді. Discovery Channel телеарнасы алғашқы инвесторлардың бірі болды. Алайда, технологияның дамуы және көптеген ұшыру құралдарындағы төмен салмақты орындардың көбеюі 2009 жылдың қарашасында жарияланған NanoSail D-ге ұқсас "LightSail 1" жобасына әкелді.
Cosmos 1 was a project by Cosmos Studios and The Planetary Society to test a solar sail in space. As part of the project, an uncrewed solar sail spacecraft named Cosmos 1 was launched into space at 19:46:09 UTC (15:46:09 EDT) on 21 June 2005 from the submarine Russian submarine Borisoglebsk in the Barents Sea. However, a rocket failure prevented the spacecraft from reaching its intended orbit. Once in orbit, the spacecraft was supposed to deploy a large sail, upon which photons from the Sun would push, thereby increasing the spacecraft's velocity (the contributions from the solar wind are similar, but of much smaller magnitude). Had the mission been successful, it would have been the first ever orbital use of a solar sail to speed up a spacecraft, as well as the first space mission by a space advocacy group. The project budget was US$4 million. The Planetary Society planned to raise another US$4 million for Cosmos 2, a reimplementation of the experiment provisionally to be launched on a Soyuz resupply mission to the International Space Station (ISS). The Discovery Channel was an early investor. However, advances in technology and the greater availability of lower mass piggyback slots on more launch vehicles led to a redesign similar to NanoSail D, called LightSail 1, announced in November 2009.
Жоспарланған миссияның профилі
Күн желкені тұжырымдамасын сынау үшін Космос 1 жобасы 2005 жылдың 21 маусымында, жазғы күн тоғысында, сегіз желкен қанатын толық жиынтығы бар Космос 1 деп аталған орбиталық ғарыш кемесін ұшырды. Ғарыш кемесінің массасы және ол сегіз үшбұрышты желкен қанатынан тұрды, олар ұшырылғаннан кейін құрылымдық түтіктерді ісіру арқылы орталық тораптан жайылтылатын еді. Желкен қанаттарының әрқайсысы ұзын, жалпы беттік ауданы және алюминийленген күшейтілген ПЭТ пленкасынан (MPET) жасалған. Ғарыш кемесі "Волна" атты ұшыру құралымен (SS N 18 континентаралық баллистикалық зымыран (ICBM)) Ресейдің "Дельта III" суасты кемесінен, Баренц теңізіне батып кеткен "Борисоглебск" ресейлік суасты кемесінен ұшырылды. Ғарыш кемесінің бастапқы дөңгелек орбитасы шамамен биіктікте орналасқан, онда ол желкендерін жаятын еді. Содан кейін желкендер ғарыш кемесін Жер орбитасының жоғарырақ деңгейіне көтеруі тиіс еді. "Космос 1 миссиясының күтілетін 30 күндік өмірінде орбитасын күшейтуі мүмкін", - деді Планеталық қоғамның Луис Фридман. Миссия ұшырылғаннан кейін бір ай ішінде аяқталуы күтілді, себебі қанаттардың миларі күн сәулесінде тозып кетеді.
To test the solar sail concept, the Cosmos 1 project launched an orbital spacecraft they named Cosmos 1 with a full complement of eight sail blades on 21 June 2005; the summer solstice. The spacecraft had a mass of and consisted of eight triangular sail blades, which would be deployed from a central hub after launch by the inflating of structural tubes. The sail blades were each long, had a total surface area of , and were made of aluminized reinforced PET film (MPET). The spacecraft was launched on a Volna launch vehicle (a converted SS N 18 intercontinental ballistic missile (ICBM)) from the Russian Delta III submarine Russian submarine Borisoglebsk, submerged in the Barents Sea. The spacecraft's initial circular orbit would have been at an altitude of about , where it would have unfurled the sails. The sails would then have gradually raised the spacecraft to a higher Earth orbit. "Cosmos 1 might boost its orbit over the expected 30 day life of the mission", said Louis Friedman of The Planetary Society. The mission was expected to end within a month of launch, as the mylar of the blades would degrade in sunlight.
Мүмкін болатын сәулелік қозғалтқыш
Сондай-ақ, күн желкенді кемесін радар орнатылысынан бағытталған жасанды микротолқындардың әсерін өлшеу үшін де пайдалануға болар еді. NASA Deep Space Network-тің Goldstone кешеніндегі антенна 450 кВт қуатты сәулемен желкенді сәулелендіруге қолданылар еді. Бұл сәулемен қоздыру эксперименті, күн желкенімен басқарылатын ұшудың негізгі міндеті орындалғаннан кейін ғана жүзеге асырылар еді.
The solar sail craft could also have been used to measure the effect of artificial microwaves aimed at it from a radar installation. A dish at the Goldstone facility of NASA Deep Space Network would have been used to irradiate the sail with a 450 kW beam. This experiment in beam powered propulsion would only have been attempted after the prime mission objective of controlled solar sail flight was achieved.
Трекерлеу
Кеме Жер бетінің көп бөлігінен қалыс көзбен көрінетін: жоспарланған орбитаның еңісі 80° болғандықтан, ол шамамен 80° солтүстік және оңтүстік ендіктерге дейін көрінетін. Әлем бойынша тараған бақылау станцияларының желісі, оның ішінде Мәскеудің оңтүстігіндегі Таруса станциясы және Берклидегі Калифорния университетінің Ғарыш ғылымдары зертханасы, миссия барысында күн қандағымен байланыс ұстауға тырысты. Миссияны басқару негізінен Мәскеудегі ресейлік NPO Lavochkin компаниясында орналасқан; Планеталық қоғам бұл орталықты Мәскеудегі Миссиялық Операциялар (MOM) деп атайды.
The craft would have been visible to the naked eye from most of the Earth's surface: the planned orbit had an inclination of 80°, so it would have been visible from latitudes of up to approximately 80° north and south. A network of tracking stations around the world, including the Tarusa station, south of Moscow, and the Space Sciences Laboratory at the University of California, Berkeley, tried to maintain contact with the solar sail during the mission. Mission control was based primarily at the Russian company NPO Lavochkin in Moscow; a center that the Planetary Society calls Mission Operations Moscow (MOM).
Физика
Кеме әрбір айналымда фотондардың желкендерге түсетін радиациялық қысымының нәтижесінде біртіндеп жылдамдануы мүмкін еді. Фотондар желкендердің бетінен керілгенде, олар оларға импульс беретін еді. Ғарыш кемесінің жылдамдығына кедергі келтіретін ауа болмағандықтан, жылдамдану уақыт бірлігіне шағылысатын фотондардың санына пропорционалды болар еді. Күн сәулесі Жер маңында өте шағын жылдамдануға тең. Бір күн ішінде ғарыш кемесінің жылдамдығы жеткендей болар еді; 100 күн ішінде оның жылдамдығы болар еді, ал 2,74 жылда .
Осындай жылдамдықпен кеме Күн жүйесіндегі алыс жарқыраған планета Плутонға 5 жылдан кем уақытта жететін еді, бірақ іс жүзінде желкеннің жылдамдануы ғарыш кемесі Күннен алшақтаған сайын күрт төмендейді. Дегенмен, Жер маңында күн желкенінің жылдамдануы басқа қозғалту техникаларынан жоғары; мысалы, иондық қозғалтқышпен жұмыс істейтін SMART-1 ғарыш кемесінің максималды жылдамдануы 2-ге жетеді, бұл SMART-1-ге 2003 жылдың қыркүйегінде ұшырылғаннан кейін 2004 жылдың қарашасында Ай орбитасына жетуге мүмкіндік берді.
The craft would have been gradually accelerating during each orbit as a result of the radiation pressure of photons colliding with the sails. As photons reflected from the surface of the sails, they would transfer momentum to them. As there would be no air resistance to oppose the velocity of the spacecraft, acceleration would be proportional to the number of photons colliding with it per unit time. Sunlight amounts to a tiny 5 acceleration in the vicinity of the Earth. Over one day, the spacecraft's speed would reach ; in 100 days its speed would be , in 2.74 years
At that speed, a craft would reach Pluto, a very distant dwarf planet in the Solar System, in less than 5 years, although in practice the acceleration of a sail drops dramatically as the spacecraft gets farther from the Sun. However, in the vicinity of Earth, a solar sail's acceleration is larger than that of some other propulsion techniques; for example, the ion thruster propelled SMART 1 spacecraft has a maximum acceleration of 2, which allowed SMART 1 to achieve lunar orbit in November 2004 after launch in September 2003.