La posizione in cui puoi viaggiare nello spazio dipende dalla quantità di propellente che hai a bordo del tuo razzo e dalla sua efficienza. Devi solo prenderli.
E proprio ora, il nuovo veicolo spaziale LightSail 2 della Planetary Society sta testando quanto funzionerà bene.
Le vele solari sono un'idea geniale che fu concepita per la prima volta da Johannes Kepler nel 1600, poiché immaginava che le vele e le navi potessero essere adattate ai viaggi nello spazio. Certo, non ha ancora compreso appieno la fisica coinvolta.
Ma con importanti scoperte nella fisica delle particelle e nella meccanica quantistica all'inizio del XX secolo, gli scienziati hanno capito che la luce stessa poteva agire come un vento che soffia una vela nello spazio.
Sebbene i fotoni non abbiano massa, possono impartire slancio quando rimbalzano su una superficie altamente riflettente: questa è una vela leggera. Non è molto, ma nel vuoto dello spazio, non c'è resistenza all'aria per rallentare la vela. Con abbastanza fotoni e abbastanza tempo, una vela leggera può accelerare a velocità incredibilmente elevate.
Usando un razzo chimico, potresti convertire l'intera massa dell'Universo osservabile in combustibile per missili e non avresti una piccola navicella spaziale più veloce dello 0,2% della velocità della luce. Ma una vela leggera può teoricamente portarti alle velocità relativistiche, viaggiando da una stella all'altra in una vita umana.
Dal momento che il propellente gratuito illimitato proviene dal Sole e sono possibili velocità enormi, perché non ci sono vele solari ovunque?
Buona domanda.
È una domanda su cui la Planetary Society è ossessionata da anni ormai, e hanno finalmente lanciato una vera vela solare per cercare di capire come funzionano davvero.
Nel 2005, hanno provato a lanciare la prima vela solare al mondo, Cosmos 1, ma un guasto a razzo l'ha distrutta. Quindi sono tornati al lavoro, sviluppando LightSail 1, lanciato nel 2015 e testato con successo il loro schieramento di vele solari nello spazio.
E finalmente, nel 2019, la Planetary Society era pronta a provare a navigare nello spazio.
Il 25 giugno 2019, un SpaceX Falcon Heavy è partito dalla Cape Canaveral della Florida con a bordo 24 veicoli spaziali per la missione STP-2 della US Air Force. Questa è stata la terza volta che il Falcon Heavy è stato lanciato e speravamo tutti che riuscisse a raggiungere con successo la sua fase intermedia. Uh, non tanto, è ancora nella lista delle cose da fare. Ma non è questo il video.
Ad ogni modo, oltre ai misteriosi satelliti dell'Aeronautica Militare, Falcon Heavy trasportava il LightSail 2 della Planetary Society a bordo della sua navicella spaziale Prox-1, che ha rilasciato a un'altitudine di 720 chilometri.
Quindi, il 23 luglio 2019, l'astronave ha dispiegato la sua vela solare.
Aprì i suoi pannelli solari incernierati, quindi srotolò quattro bracci velici simili a quelli di un metro a nastro, srotolando le sue 4 vele triangolari, distribuendo 32 metri quadrati di area velica.
È importante notare che questo veicolo spaziale è minuscolo, con un peso di soli 5 kg o 11 libbre, delle dimensioni di una pagnotta di pane.
Mentre orbita intorno alla Terra, l'astronave oscilla le sue vele dentro e fuori dalla luce solare, con ogni periodo che alza la sua orbita di alcune centinaia di metri al giorno.
Questo suona alla grande, sfortunatamente, LightSail 2 non ha i sistemi di controllo a bordo per controllarne l'angolazione abbastanza attentamente da rimanere in orbita indefinitamente.
Mentre sta sollevando la sua orbita su un lato della Terra di diverse centinaia di metri al giorno, non può inclinare le vele abbastanza precisamente da impedire di abbassare l'orbita sull'altro lato del pianeta. Alla fine si immergerà nell'atmosfera terrestre e si brucerà.
Ma si spera, gli ingegneri della Planetary Society avranno finalmente imparato quanto può essere pratica una vela solare per l'esplorazione dello spazio.
È ancora in orbita e rispedisce immagini meravigliose del nostro pianeta natale.
Con LightSail 2 della Planetary Society che invia dati a casa, insegnando ai controllori di missione a navigare nello spazio, queste saranno lezioni preziose per le missioni future che potrebbero usare questa tecnologia come un vero metodo di propulsione.
Una missione nelle opere è lo scout asteroide della Terra-Vicino della NASA, o NEA Scout. Questa missione Cubesat potrebbe volare come un payload secondario con il primo test dello Space Launch System della NASA, la missione EM-1 senza equipaggio, che potrebbe essere lanciata già nel giugno 2020.
Dopo essere stato distribuito dalla capsula di Orione, il NEA Scout avrebbe dispiegato le sue vele solari, due volte le dimensioni di LightSail 2, e avrebbe trascorso due anni viaggiando verso un asteroide vicino alla Terra per studiarlo da vicino.
Non conosciamo ancora l'obiettivo, ma una potenziale destinazione potrebbe essere l'oggetto VG 1991 vicino alla Terra, che è stato scoperto nel 1991 poco prima che passasse per la distanza dalla Terra alla Luna. E poi è tornato nell'agosto 2017. Vogliamo tenere d'occhio quella roccia come una potenziale minaccia, ma anche un tesoro di metalli e minerali che potrebbero aiutare a sostenere la futura esplorazione del Sistema Solare.
Un'altra missione che potrebbe usare una vela solare è la nave da kitesurf Oversize giapponese per l'esplorazione e l'astronautica nel sistema solare esterno o OKEANOS. Questa sarebbe una missione per gli asteroidi di Troia, che si trovano nei punti Lagrange Sun-Jupiter L4 e L5.
Questi sono il luogo ideale per studiare gli asteroidi perché la gravità di Giove e del Sole ha intrappolato un gran numero in un punto e una missione può facilmente campionare molti asteroidi diversi.
OKEANOS avrebbe una vela solare ibrida, coperta da pannelli solari che userebbe anche per fornire elettricità per i suoi strumenti e motore ionico.
Il Giappone è stato uno dei primi paesi a testare una vela solare, con la sua missione IKAROS che è stata schierata nel 2010 e alla fine ha guadagnato centinaia di metri al secondo di velocità usando la vela solare.
OKEANOS potrebbe persino venire con un lander. Grazie alla loro esperienza con Hayabusa2 e l'asteroide Ryugu, il JAXA ha imparato moltissimo sull'atterraggio e sulla raccolta di campioni da piccoli asteroidi.
Se tutto andrà bene, OKEANOS lancerà a metà degli anni '20 a bordo di un veicolo di lancio H-IIA, usando diversi assist di gravità per compiere il viaggio verso Giove. E se la missione ha davvero successo, potrebbe persino portare un campione di un asteroide di Troia a casa.
La NASA sta anche pensando di aggiungere una vela solare al Deep Space Lunar Gateway. In uno speciale evento di pianificazione per Deep Space Gateway nel 2017, i membri della Canadian Space Agency hanno presentato il concetto di una vela solare che potrebbe essere aggiunta alla stazione. La luce in corso dal Sole fornirebbe una spinta costante che la stazione potrebbe usare per mantenere la sua orbita senza propulsione. Tesa su un braccio robotico canadese - cos'altro - una vela solare di 50 metri quadrati potrebbe salvare la stazione 9 kg di idrazina all'anno, che è costoso da trasportare dalla Terra alla Luna.
Una missione che probabilmente conosci è il concetto Breakthrough Starshot. Invece di usare la luce del Sole come propulsione, Breakthrough Starshot spera di usare potenti laser che accelerino i piccoli satelliti a velocità interstellari.
Questi potrebbero essere i primi veicoli spaziali ad inviare immagini domestiche da un altro sistema stellare. Abbiamo fatto un intero episodio su questo e un'altra missione di vela laser più pesante chiamata Project Dragonfly.
Sfortunatamente, le agenzie spaziali hanno impiegato più tempo a incorporare le vele solari nelle loro missioni di quanto avrei sperato. È comprensibile, sono complicati e fragili e richiedono un orientamento preciso. Ha senso che i pianificatori delle missioni utilizzino missili chimici collaudati o efficienti motori a ioni per spingere i loro veicoli spaziali attraverso il sistema solare.
Ma man mano che sempre più vele solari vengono lanciate e testate, gli ingegneri diventeranno più sicuri dei modi migliori per utilizzarle come parte di una missione. Posso immaginare un futuro in cui quasi ogni missione ha una vela solare di riserva a bordo, nel caso in cui qualcosa non vada per il motore principale.
Sono sempre stato affascinato dalla possibilità della vela solare e ho osservato ogni scoperta e avanzare con entusiasmo. Sono davvero felice che la Planetary Society sia arrivata così lontano con i loro test. Hanno fatto l'intera missione per $ 7 milioni di dollari, finanziati da membri della Planetary Society, cittadini privati e una campagna di kickstart. Se vuoi supportare questa e le future missioni per aiutare a esplorare il Sistema Solare, vai su planetary.org per saperne di più.
