گالیله تا ACS3: چگونه بادبان‌های خورشیدی ناسا می‌توانند سفرهای فضایی آینده را تغییر دهند

در پنجم سپتامبر، ناسا اولین تصویر از فضاپیمای پروتوتایپ بادبان خورشیدی خود را که در فضا پرواز می‌کند، منتشر کرد.

در حالی که فناوری بادبان خورشیدی هنوز در مراحل اولیه توسعه است، می‌تواند سفرهای فضایی را انقلابی کند. این فناوری می‌تواند توانایی ما برای رسیدن به مناطق دورافتاده فضا را به شدت افزایش دهد و حتی امکان ارسال پروب به ستاره‌ای دیگر را فراهم کند.

ایده این فناوری به دوران گالیله برمی‌گردد. تاریخ طولانی آن نشان می‌دهد که ایده‌های ارزشمند ممکن است موقتا فراموش شوند، اما هرگز واقعاً از بین نمی‌روند.

ACS3: رساندن فناوری بادبان خورشیدی به سطح بعدی

در 23 آوریل، سیستم پیشرفته بادبان خورشیدی کامپوزیتی ناسا، یا ACS3، به مدار زمین پرتاب شد. چند ماه بعد، در 29 آگوست، ناسا تأیید کرد که بادبان خورشیدی ACS3 با موفقیت باز شده است. این آژانس فضایی تصویری از بادبان کاملاً باز شده در فضا نیز به اشتراک گذاشت.

در یک پست وبلاگ ، ناسا توضیح داد که "پنج مجموعه علامت‌گذاری نزدیک به فضاپیما به عنوان نشانگرهای مرجع برای نشان دادن باز شدن کامل بادبان نصب شده است. این بوم‌ها در زوایای قائم نصب شده‌اند و صفحه خورشیدی مستطیل شکل است، اما به دلیل میدان دید دوربین واید انگل، تحریف شده به نظر می‌رسد."

ناسا همچنین توضیح داد که فضاپیما به آرامی در حال چرخش است، همانطور که انتظار میرفت، به دلیل لغو کنترل موقعیت زمانی که بادبان باز می‌شد. به زودی دوباره فعال خواهد شد و سپس مهندسان مانورهایی را برای افزایش و کاهش مدار فضاپیما آغاز خواهند کرد.

میراث LightSail 2

مأموریت ACS3 بر اساس دستاوردهای مأموریت مدار LightSail 2 در سال 2019 از انجمن سیاره‌ای بنا شده است. هدف مأموریت LightSail 2 نشان دادن کارایی فناوری بادبان نوری بود.

بادبان خورشیدی از جنس مایلار در مأموریت موفق به افزایش مدار یک فضاپیما تنها با استفاده از نور خورشید شده بود. مهندسان پشت مأموریت انتظار داشتند که فضاپیمای خود برای چند ماه در مدار بماند پیش از اینکه توسط کشش جوی به پایین بکشیده شود. اما بیش از یک سال دوام آورد و تمامی انتظارات را پشت سر گذاشت.

هدف ناسا این است که گام فراتر از LightSail 2 بردارد و مواد کامپوزیتی – ترکیبی از مواد با خواص متفاوت – را در یک بوم سبک‌وزن جدید که موجب سرعت بیشتر سفر می‌شود، آزمایش کند.

در وبسایت خود ، ناسا توضیح می‌دهد که سیستم ACS3 چگونه کار می‌کند: "همانطور که قایق بادبانی از باد در بادبان استفاده می‌کند، بادبان‌های خورشیدی از فشار نور خورشید برای پیش‌رانش استفاده می‌کنند و نیاز به سوخت موشکی معمولی را حذف می‌کنند."

بادبان خورشیدی ACS3 تقریباً 30 فوت (9 متر) از هر طرف اندازه‌گیری می‌شود که به گفته ناسا تقریباً به اندازه یک آپارتمان کوچک است. فضاپیما سبک است که نیروی پیش‌رانشی فوتون‌ها یا پرتوهای نوری از خورشید آن را در میکروگرانش به جلو می‌برد. به طور اساسی، این امکان را فراهم می‌کند که فضاپیمای بسیار سبک CubeSat بدون نیاز به سوخت جابجا شود.

ناسا متعهد به توسعه این فناوری است. در سال‌های اخیر، این سازمان فضایی دو مأموریت بادبان خورشیدی دیگر را اعلام کرده است. یکی، کاوشگر نزدیک به سیارک زمین (NEA)، همراه آرتمیس I پرتاب شد. متأسفانه، ناسا پس از پرتاب تماس با فضاپیما را از دست داد. دیگری، کروز خورشیدی، به دلیل محدودیت‌های بودجه‌ای لغو شد.

تاریخچه بادبان خورشیدی

انجمن سیاره‌ای اولین سازمانی بود که با موفقیت یک بادبان خورشیدی را در فضا آزمایش کرد. اما این سازمان غیر دولتی از کارل ساگان معروف الهام گرفت. او نیز به نوبه خود از مؤسس انجمن سیاره‌ای لوئیس فریدمن و همچنین ستاره‌شناسان تاریخی مهم الهام گرفت.

در یک مصاحبه با IE در سال 2021، بیل نای، مدیرعامل انجمن سیاره‌ای (که به خاطر برنامه تلویزیونی