Huolimatta siitä, että aurinkopurjeet ovat olleet insinöörien ja avaruusharrastajien päässä jo yli 40 vuotta, ne eivät ole koskaan saaneet paljon vetoa todellisen käyttöönoton tiellä. NASA on tänään ottanut tärkeän askeleen kohti aurinkopurjeteknologian testaamista tulevaisuuden avaruusaluksissa.
Nanosail-D-avaruusalus laukaistiin perjantaina 19. marraskuuta kello 20.25. EST Kodiak Islandilta Alaskasta ja kulki toisella satelliitilla, molemmat Minotaur IV -raketilla. Se on onnistuneesti poistettu kantoraketista tähän päivään mennessä, ja se on yksinään. Vaikka purjeita ei ole vielä otettu käyttöön, tämä on jo saavutus, joka lupaa hyvää sekä aurinkopurjeen että piensatelliittiteknologian tulevaisuudelle.
Nanosail-D-satelliitti, jota kutsutaan yleisesti 'leivän kokoiseksi', sinkoutui Fast, Affordable, Science and Technology Satellite (FASTSAT) -satelliitista kello 1.31 EST 6. joulukuuta. Tämä ei ole vain NASAn ensimmäinen yritys sijoittaa aurinkopurje avaruuteen, vaan tämä on myös ensimmäinen kerta, kun nanosatelliitti on sinkoutunut toisesta satelliitista, mikä osoittaa, että tämä on luotettava tapa saada useita satelliitteja kiertoradalle samanaikaisesti.
Nanosail-D on nanosatelliitti eli cubesat, joka on suunniteltu testaamaan aurinkopurjeiden potentiaalia ilmakehän jarrutuksessa. Tällaisia purjeita – jotka on valmistettu erittäin ohuesta ja kevyestä materiaalista, tässä tapauksessa polymeeristä CP1 – voitaisiin mahdollisesti käyttää avaruusaluksen kuljettamiseen aurinkokuntamme ulkopuolella. Nanosail-D-purje ajetaan matalalla Maan kiertoradalla, noin 650 km (400 mailia) ylöspäin. Purjetta käytetään osoittamaan, kuinka tällainen tekniikka voi hidastaa satelliitteja, kun niiden on poistuttava kiertoradalta.
Tällä hetkellä satelliittien kiertäminen kiertoradalta edellyttää niiden ohjaamista yhä alemmalle kiertoradalle satelliitin moottoreiden avulla, mikä edellyttää enemmän ponneainetta avaruusalukseen yksinkertaisesti hävittääkseen sen oikein. Nanosail-D ottaa käyttöön aurinkopurjeen ja kiertää sitä 70-120 päivän ajan, lopulta kierteessä maan ilmakehään palaakseen.
Koska se kiertää niin lähellä Maata, sen mahdollisuudet aurinkopurjeiden propulsiovoimana testaamiseen eivät ole tehtävän keskipisteessä. aurinkopurjeen käyttöönotto on kuitenkin itsessään valtava insinöörihaaste. Nanosail-D on täydellinen kokeilu testaamaan, onko NASAn käyttämä menetelmä purjeen avaamiseen toimiva avaruudessa.
Välittömästi aiemmin tänään tapahtuneen karkotuksen jälkeen ajastin aloitti kolmen päivän lähtölaskennan. Kun se saavuttaa nollan, se lähtee puomiin – eli pienestä satelliitista ponnahtaa esiin neljä puomia, ja viidessä sekunnissa purje on täysin pidennetty 10 neliömetrin purjevälilleen.
Ensimmäinen Nanosail-D, joka avattiin laboratoriossa tehtävätiimin kanssa. Kuvan luotto: NASA
Dean Alhorn, NanoSail-D:n päätutkija ja ilmailuinsinööri Marshallin avaruuslentokeskuksesta selittää tehtäväsivu , 'Käyttöönotto toimii täysin päinvastoin kuin puusepän mittanauha. Mittanauhalla vedetään se ulos, joka kelaa jousen, ja kun annat sen irti, se vedetään nopeasti takaisin sisään. NanoSail-D:llä kiedoimme puomit keskikaran ympärille. Ne käämityt puomit toimivat kuin jousi. Noin seitsemän päivää laukaisun jälkeen se laukaisee purjeen keskiakselilta.'
Aurinkopurjeiden laukaisua ja käyttöönottoa on yritetty muitakin aiemmin, mutta kun Nanosail D on otettu käyttöön, se on pisin tähän mennessä tehty aurinkopurjekoe. Sekä JAXA että Venäjän avaruusjärjestö ovat toteuttaneet onnistuneita aurinkopurjekokeita.
JAXA laski vesille apilan muotoisen purjeen luotainraketissa vuonna 2004, ja koe kesti noin 400 sekuntia. He käynnistivät myös IKAROS-avaruusalus toukokuussa 2010, joka on tällä hetkellä matkalla Venukseen ja lentää Auringon vastakkaiselle puolelle Maasta. Venäläiset sijoittivat halkaisijaltaan 20-metrisen peilin menestyksekkäästi Progress M-15 -täyttötehtävään Miriin vuonna 1993. Znamya 2 -niminen peili loi 5 km (3 mailia) leveän valopilkun maahan, joka pyyhkäisi Etelä-Ranskan halki länteen. Venäjällä ja kierteli useita tunteja ennen kuin paloi.
Planetary Society on luultavasti äänekkäin ja innokkain aurinkopurjeteknologiaa tukeva organisaatio. He kehittävät parhaillaan Nanosail-D:n kaltaista aurinkopurjetta nimeltä Lightsail-1. Seura yritti laukaista Cosmos 1 -nimisen aurinkopurjeen vuonna 2005, mutta satelliittia kantanut raketti ei ampunut toisessa vaiheessaan ja alus katosi.
Nanosail-D on toisessa iteraatiossaan. Ensimmäinen avaruusalus otettiin käyttöön vuoden 2008 alussa, ja tiimillä – Marshallin avaruuslentokeskuksen ja Amesin tutkimuskeskuksen astrofyysikot ja insinöörit – oli neljä kuukautta aikaa koota toimiva satelliitti. Se laukaistiin Falcon 1 -raketilla elokuussa 2008, mutta raketti paloi ilmakehässä. Jos insinöörit ovat hyviä yhdessä asiassa, se on redundanssi – tiimi oli rakentanut toisen Nanosail-D:n, ja sillä oli runsaasti aikaa selvittää joitakin vikoja ja kehittää tekniikkaa entisestään.
Doug Huie, tutkimusteknikko Alabaman yliopistosta Huntsvillessä, valmistelee avaruusalusta laukaisutestausta varten. Avaruusalus on 4 tuumaa leveä, 4 tuumaa syvä ja 13 tuumaa pitkä ja painaa 9 kiloa. (10 cm x 10 cm x 33 cm, 4 kg) Kuvan luotto: NASA
Planetary Societyllä oli melkein mahdollisuus laukaista Nanosail-D, The Planetary Societyn johtajan Louis Friedmanin mukaan Nanosail-D:tä kehittävä tiimi otti heihin yhteyttä epäonnistuneen ensimmäisen laukaisuyrityksen jälkeen ja kysyi, haluaisivatko he auttaa toisen Nanosail-D-avaruusaluksen laukaisussa. Planetary Society suostui, mutta tiimi löysi sitten tilaa FASTSAT-laukaisusta. Näin ollen Lightsail-D syntyi tästä lyhyestä yhteistyöstä.
Ajastin laskee hiljaa, mikä lupaa olla jännittävä tehtävä ja mahdollinen virstanpylväs avaruuslentojen tulevaisuudessa. Katso tästä tilasta tehtävän jatkokehitystä.
Lähteet: NASAn lehdistötiedote , Planetary Society, NASA Tiede , NASA Nanosail-D -tietolehti