Acest articol a fost publicat inițial pe Supercluster, un site web dedicat să spună cele mai mari povești ale spațiului exterior umanității.
Carl Sagan a visat să navigheze pe sistemul solar pe pânze împinse de rafale de soare, care curgeau de pe steaua noastră gazdă.
Acum, Societatea Planetară, condusă de CEO-ul Bill Nye „The Science Guy”, își propune să contribuie la realizarea acestui vis într-un satelit nu mai mare decât o cutie de pantofi. Aceste „pânze solare”, care au fost testate doar de câteva ori, pot într-o zi transporta nave spațiale către alte planete sau poate chiar și către alte sisteme stelare.
Următoarea fază de navigație solară a fost lansată pe 24 iunie, când o rachetă SpaceX Falcon Heavy a ridicat suportul de lansare de la Kennedy Space Center din Florida. Înfipt în conul său masiv din nas, printre alte două duzini de sateliți, se așeză o navă spațială minusculă: un dispozitiv cu dimensiuni de pâine conceput să se propulseze de pânzele gossamer care valorifică presiunea luminii solare.
Ambarcațiunea, denumită LightSail 2, ar putea fi începutul unei noi ere a fluxului spațial - una în care navele spațiale au renunțat la motoarele de rachetă pe care s-au bazat de zeci de ani și au navigat elegant pe vânturile soarelui. La aproximativ șapte zile de la lansare, LightSail 2 va ieși din containerul său, va extinde patru brațe de 13 metri și va desfășura patru foi similare cu oglindă de Mylar care formează colectiv o velu în formă de zmeu de 340 de metri pătrați. Următoarea parte este magia cosmică pură.
Conform Planetary Society, LightSail 2 va fi prima ambarcațiune care va naviga strict prin lumină în timp ce se află pe orbita Pământului. LightSail se va confrunta apoi cu o barcă cu vele pentru a-și ridica altitudinea, ceea ce îi va câștiga distincția de a fi prima navă spațială care a navigat pe o orbită superioară în jurul planetei noastre. Această fază a navigației cerești ar putea fi un pas în plus către visul lui Carl Sagan de a călători în cosmos pe pânze reflectorizante propulsate de fascicule de lumină.
**********
Dacă îți ții mâinile la soare, ce simți? Căldură. Dar ascunsă între căldură este o presiune, astfel încât să nu o observați niciodată. Lumina însăși exercită o forță, precum o adiere de vânt, dar este atât de subtilă pe care n-ai observa-o niciodată. Pe Pământ este echivalent aproximativ cu un agraf de hârtie care stă în mâinile tale.
Dar în vid aproape de spațiu, chiar și o presiune minută, deoarece acest lucru poate avea un efect major, deoarece împinge tot timpul, oră după oră, zi după zi. Spre deosebire de rachetele, există o sursă de lumină solară gratuită și practic nelimitată. Dacă putem valorifica această putere, o putem folosi; tot ce avem nevoie sunt pânze. Ca și navigatorii vechilor, viitoarele nave spațiale (și călătorii spațiali) s-ar putea propulsa în vasta întindere cosmică cu ajutorul soarelui - sau cel puțin așa a conceput-o Sagan.

Sagan a avut o viziune grandioasă pentru viitorul explorării spațiale, imaginându-și că astro-marinarii vor lua parte la regate intergalactice, curse de navele lor spațiale prin univers, valorificând puterea luminii stelare. Dar nu a fost primul care a conceput umanitatea navigând prin lumină.
În urmă cu patru secole, o cometă s-a strecurat pe cer, prinzând atenția astronomului german Johannes Kepler. El a observat că coada cometei părea să se întindă în spatele ei. Lumina soarelui, credea el, trebuie să încălzească cometa și materialul liber de pe suprafața sa. Această observație astută a determinat-o pe Kepler să creadă că lumina soarelui ar putea fi o formă utilă de propulsie.
„Oferiți nave sau pânze adaptate la briza cerească și vor fi unii care vor curajos chiar acel gol”, i-a scris Galileo în 1608.
Kepler a trăit în mijlocul unei renașteri științifice, într-o perioadă în care umanitatea a început să își realizeze locul în cosmos. Pământul nu a fost centrul sistemului solar, ci de fapt una dintre numeroasele planete care orbitează una dintre multe stele. Întrucât navele - o formă comună de călătorie la acea vreme - sunt conduse de vânturi, pare firesc doar ca Kepler să-și imagineze oamenii care navighează prin spațiu în același mod în care marinarii navighează pe mări.
Dar veacurile lui Kepler vor deveni realitate.
În 1865, James Clerk Maxwell a arătat lumii că lumina conținea pachete de energie numite fotoni, iar fotonii au avut un impuls care putea fi transferat la alte obiecte. Dacă un foton ar intra în contact cu un obiect precum o vela solară strălucitoare, acesta ar transfera o parte din energia sa și ar împinge vela înainte.

Odată cu avansările în rachetă după cel de-al Doilea Război Mondial și cu lansarea lui Sputnik în 1957, ideea explorării cosmosului s-a schimbat brusc de la science-fiction la realitate, iar navigarea solară a părut din nou ca o formă ispititoare de propulsie.
La scurt timp după înființare, NASA a început să planifice o grămadă de misiuni spațiale ambițioase, inclusiv finanțarea mai multor studii cu vele solare. În anii ’70, un plan a fost ecartat pentru a-i face o întâlnire cu o cometă - aceeași cometă pe care Kepler a spionat-o pe cer cu secole mai devreme. Această navă spațială ar fi echipată cu o navă solară, folosind energia soarelui pentru a-și face călătoria. Din păcate, planul a fost anulat înainte ca acesta să poată ajunge pe suportul de lansare, dar ideea navigării solare va continua.
Lou Freedman, un inginer NASA care a lucrat la acea misiune acum defunctă, era încă convins că navigarea solară era o formă viabilă de propulsie. El (împreună cu Carl Sagan și Bruce Murray, fostul șef al Laboratorului de Propulsie Jet al NASA) au cofondat Societatea Planetară în 1980, în mare parte, pentru a transforma navigarea solară într-o realitate.
„Navigarea solară, în general, a fost țesută în ADN-ul Societății Planetare, încă înainte de a fi chiar înființate”, spune Supercluster Jennifer Vaughn, directorul de funcționare al societății. „Toți trei fondatorii noștri au avut mână în primele etape ale navigării solare.”
**********
A-ți da seama cum să construiești o mare solară ultra-ușoară și să o lansezi în mod accesibil în spațiu se va dovedi o provocare majoră. Dar grupul a perseverat, iar prima incursiune a societății în navigația solară a lovit în cele din urmă pad-ul de lansare în 2005, sub forma unei nave spațiale numită Cosmos 1. Din păcate, satelitul ar fi făcut-o să orbiteze, prăbușindu-se în apropierea Rusiei în Marea Barents. Încă zece ani ar trece înainte ca Societatea Planetară să obțină primul lor succes în navigație solară.

Managerii de misiune s-au întors pe tabloul de desene și au decis să se gândească mai mici pentru următoarea lor încercare. Cubesats - care sunt cam de dimensiunea unei pâini - au izbucnit pe scena spațiului aerian, oferind o alternativă mai ieftină la sateliții tradiționali, voluminoși.
Potrivit lui Bill Nye, apariția CubeSats a dus de fapt la actualul design pătrat pătrat. "O vela pătrată se dovedește a fi un punct de plecare destul de bun și un design destul de bun", a spus Nye pentru Supercluster.
Nava rezultată, denumită LightSail 1, a fost o versiune redusă a Cosmos 1. Acest mini-satelit de dimensiuni a cutiei de pantofi a fost lansat în 2015, care a ajuns la o rachetă pe o rachetă Atlas V și a zburat pe orbită alături de avionul spațial clandestin X-37B .
Odată ajuns pe orbită, LightSail 1 a dovedit că își poate desfășura cu succes pânza în vid. Dar micul satelit s-a confruntat cu o mulțime de probleme, inclusiv glitches-uri software, pierderi de semnal și probleme de baterie pe parcursul misiunii sale. După o perioadă zbuciumată pe orbita de pe Pământul scăzut, micuța ambarcațiune și-a desfășurat numele: patru pânze strălucitoare de mylar, dovedind că puteți încadra o navigă plină de lumină într-un pachet mic.
În ciuda neplăcerilor sale, ca o demonstrație a tehnologiei, LightSail 1 a fost un succes. Pentru a sărbători, a revenit selfie-ului final. Dar i-a adus și pe oameni căutând în sus, încercând să detecteze ambarcațiunea în timp ce se ridica deasupra Pământului. Nye a putut chiar să vadă micul satelit care strălucea în noapte când trecea peste cerul poluat de lumina orașului New York.

A ajunge la acest punct a fost o realizare uriașă pentru Societatea Planetară, o organizație non-profit formată pentru a ajuta la avansarea științei spațiale și a explorării. „Spațiul scoate tot ce este mai bun în noi”, spune Bill Nye. „Face apel la toți oamenii și la toate naționalitățile.”
Peste 40.000 de membri ai Societății Planetare au susținut această misiune (și dezvoltarea navigației solare), donând de la 5 la mai mult de un milion de dolari pentru finanțarea organizației.
„Este incredibil de rar ca cineva să aibă ocazia să participe la primele etape ale unei noi tehnologii de propulsie pentru nave spațiale”, spune Bruce Betts, managerul misiunii LightSail. „Nu sunt atât de mulți. Fiind la fazele inițiale, primii pași ai navigării solare, este o onoare. ”
**********
De-a lungul anilor, în timp ce Societatea Planetară și-a construit navele cu vele, alții de pe glob au navigat și ei.
A fost lansată o misiune de testare din 2015 numită CubeSail, construită de Centrul Spațial Surrey din Marea Britanie, dar nu a reușit să se desfășoare corect. Alte trei misiuni cu vele mici - NanoSail-D de la NASA, CanX-7 din Canada și InflateSail Surrey - au avut un anumit succes, dar la fel ca LightSail 1, misiunile lor s-au limitat la orbita Pământului scăzut.

Japonia a avut cel mai mare succes cu navigarea solară până în prezent, deoarece este vorba de nava de zmeu interplanetară accelerată de Radiation Of the Sun (IKAROS) lansată pe orbită în jurul soarelui în 2010. Odată ajunsă în spațiu adânc, a deschis o largime de 46 de metri. pătrat pătrat și, pentru prima dată în istorie, a început direcția și schimbarea vitezei sale cu puterea soarelui.
Nava spațială avea, de asemenea, celule solare încorporate în vela sa în formă de zmeu pentru a genera electricitate. Nu se aștepta ca celulele să producă multă putere în timpul zborului, ci au ajutat în schimb să servească drept test pentru viitoarele motoare cu propulsie ionică.
IKAROS a petrecut următorii trei ani măsurându-și accelerația din cauza presiunii ușoare. De asemenea, a testat diverse moduri de a-și controla mișcarea folosind cristale lichide (asemănătoare cu un afișaj electronic LCD) încorporate în vela, care ar putea regla reflectivitatea ambarcațiunii și să-i schimbe viteza. Electricitatea care curge prin panouri a crescut reflectivitatea, permițând navei spațiale să accelereze înainte, în timp ce oprirea fluxului a făcut ca presiunea solară să fie mai difuză.
Oficialii spațiali japonezi spun că IKAROS a fost capabil să își ajusteze atât cursul, cât și orientarea înainte de sfârșitul planificat al misiunii în 2015. Contactul cu IKAROS a fost pierdut, însă urmărirea ulterioară arată că vela solară continuă să se bucle în jurul soarelui între Pământ și Venus, iar forma orbitei sale continuă să se schimbe ca urmare a modificărilor presiunii ușoare.
Dar, împreună cu succesele sale, datele IKAROS arată că mai avem un drum lung de parcurs înainte de a realiza întregul potențial al navigării solare. Societatea planetară speră că, dacă totul merge conform planului, LightSail 2 va ajuta la transformarea pânzelor solare într-o metodă fiabilă, cu costuri reduse, cu propulsie zero, de a zbura prin spațiu.
De acolo, posibilitățile sunt aproape nelimitate. Cu o navigatie usoara, o nava spatiala ar putea merge la luna, la asteroizi, la Jupiter - oriunde bate vantul de lumina, fara a folosi deloc combustibil.