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ライトセイル2号の太陽帆が軌道を上昇した後、惑星協会は「ミッション成功」を称賛した。

ライトセイル2号の太陽帆が軌道を上昇した後、惑星協会は「ミッション成功」を称賛した。
この画像は7月23日に行われたLightSail 2のセイル展開シーケンス中に撮影されました。背景にはバハ・カリフォルニアとメキシコが見えます。この画像は歪み補正と色補正が施されています。(Planetary Society Photo / CC BY-NC 3.0)

惑星協会の太陽帆実験は「任務完了」かもしれないが、民間資金によるライトセイル2ミッションはまだ終わっていない。

ライトセイル2号がスペースX社のファルコン・ヘビーロケットで打ち上げられてから5週間後、この非営利の会員組織は、幅18.4フィート、厚さ4.5ミクロンの反射マイラー帆に押し当てる太陽光の力を利用して、宇宙船が軌道の最高点を1マイル(1.7キロメートル)強上げることに成功したことを祝った。

ソーラーセイルの操縦性を実証することが、ライトセイル2とその前身であるライトセイル1を建造し飛行させる10年に及ぶキャンペーンの目的でした。プロジェクトの推定700万ドルの費用は、惑星協会の会員やその他の寄付者からの寄付によって賄われました。

「太陽帆走の夢を前進させるために集まった世界中の何万人もの人々を代表して、ライトセイル2号のミッション成功を発表できることを嬉しく思います」と、ライトセイルのプログラム・マネージャーを務める惑星協会の主任科学者ブルース・ベッツ氏は、本日の電話会議で報道陣に語った。

この帆は、地球から送信された指令に反応して自ら操縦し、太陽の光子の推進力を利用する。これは、風を利用する帆船に似たスタイルだ。

ライトセイル2号は、太陽の推進力を受ける最初のソーラーセイルではない。その栄誉は、2010年に太陽光エネルギーで進路変更を経験した日本のイカロス宇宙船に与えられる。しかし、惑星協会の事務局長ビル・ナイ氏(サイエンス・ガイ)は、ライトセイル2号は、パン一斤ほどの大きさの3Uキューブサット宇宙船を使用して、同じ作業が実行可能であることを示したと述べた。

ソーラーセイル展開
この写真は7月23日に行われたLightSail 2号のセイル展開シーケンス中に撮影されました。セイルはほぼ完全に展開されており、宇宙船の185度魚眼カメラレンズの影響で、端の部分が歪んで見えます。画像は色補正され、歪みの一部が除去されています。中央に太陽が見えます。(Planetary Society Photo / CC BY-NC 3.0)

この技術が完成すれば、ソーラーセイルは燃料を必要としない幅広い宇宙用途に応用できる可能性があります。例えば、地球の両極上空や深宇宙の重力バランスポイントで宇宙船を安定させるなどです。また、セイル搭載宇宙船は、太陽系内の目的地から別の目的地へ、あるいは太陽系外へも移動できるようになります。

ナイ氏は、太陽帆の目的地として最も希望するのは隣の惑星だと語った。

「火星に貨物を運び、生命の兆候を探して、人類の歴史の流れを変える。どうだろう?」と彼は言った。

ナイ氏は、惑星協会の共同創設者の一人である故天文学者カール・セーガン氏が、1970年代に太陽帆を使ってハレー彗星に探査機を送るという構想を推進していたことに言及した。セーガン氏はナイ氏の指導者の一人でもあった。「40年前にこの構想を聞いて以来、ずっと魅了され、興奮してきました」とナイ氏は語った。

ライトセイル2号は、一連の軌道チェックアウトを経て、1週間前にしっかりと圧縮された帆を展開しました。ライトセイル2号のミッションマネージャーであるパデュー大学の航空宇宙エンジニア、デビッド・スペンサー氏によると、軌道は段階的に変更されたとのことです。最大の変更点は、探査機の最大軌道高度を900メートル強(半マイル)上昇させたことです。

スペンサー氏によると、ライトセイル2号の能力は、8月まで続く予定の軌道操作中にさらにテストされる予定だ。しかし、限界がある。ライトセイル2号の楕円軌道の最高高度(遠地点)が上昇するたびに、軌道の反対側の最低高度(近地点)はそれに応じて低下するのだ。

「単純化のため、計画では軌道を円形にすることは決してなく、軌道の片側を押し出して遠地点を上げることだけだった。これにより近地点も下がる」と惑星協会のジェイソン・デイビス氏はツイートで説明した。

長年にわたるコンピューターシミュレーション。数え切れないほどの地上テスト。それらすべてが今に繋がっている。惑星協会がクラウドファンディングで資金提供したライトセイル2宇宙船は、太陽光エネルギーのみで軌道を上昇させることに成功した。

詳細はhttps://t.co/GPavdA1grN pic.twitter.com/pfYUN4RCTHをご覧ください

— 惑星協会 (@exploreplanets) 2019年7月31日

最終的には、近地点における大気抵抗によってライトセイル2号の軌道変更能力が打ち消され、地球へと引き戻される。惑星協会は、この探査機が1年以内に墜落すると予想している。しかし、燃え尽きる前に、スペンサー氏は最後の実験を行いたいと考えている。

「再突入地点に到達したら、ソーラーセイルの向きを変えることで、実際に再突入地点をある程度制御できるかどうかを確認したい」と彼はGeekWireに語った。「私の知る限り、これはこれまでに行われたことのない実験です。」

太陽帆の実現は間近に迫っています。NASAは、小惑星観測ミッション「NEAスカウト」に太陽帆を搭載する計画です。NEAスカウトは、スペース・ローンチ・システム(SPSS)の大型ロケット「NEA Scout」の副次ペイロードとして、2021年頃に打ち上げられる予定です。「NEAスカウトのエンジニアたちは、私たちと協力してくれています」とスペンサー氏は語りました。

一方、惑星協会は、クラウドファンディングによる次の宇宙ミッションを選ぶためのコンテストを計画している。

「私たちは、惑星探査において画期的な技術の開発にも携わっていると考えています」とナイ氏は述べた。その一例として、社会が支援するPlanetVacミッションを挙げた。このミッションでは、月面の土壌サンプルを採取し、化学分析を行う予定だ。

「この国際的な正式な提案コンペティションこそが、私たちが次に行うことです」と彼は語った。

7 月 31 日午後 5 時 40 分 (太平洋標準時) の更新:遠地点の増加が近地点の減少を伴うという事実により、LightSail 2 の操作の結果に関して技術的な議論が起きています。

データでは、主張されている軌道が上昇している様子は見られません。通常の軌道の減少は確認していますが、おそらく帆の影響による離心率の増加が見られます。つまり、遠地点は上昇していますが、近地点はさらに急速に下降しているということです。https://t.co/f9v4IFRhCr

— ジョナサン・マクダウェル(@planet4589)2019年7月31日

https://twitter.com/jasonrdavis/status/1156659137230454785

はい、私にとって「軌道を上げる」とは、軌道周期を増やすことを意味します。他の宇宙関係者も、eだけを上げるという意味で使われていることに混乱していました。

— ジョナサン・マクダウェル(@planet4589)2019年8月1日

これが根本的な混乱です。「軌道の片側における太陽帆の推力」はデータと一致しません。少なくとも、データでは太陽放射圧が(平均的に)一定であることが確認できます。帆の操舵はなく、ランダムな回転運動のみです。これが最も可能性の高い説明です。

— トーマス・スヴィテク (@Tomas_Stellar) 2019 年 8 月 1 日