ライトセイル

ライトセイル
カリフォルニア州立工科大学サンルイスオビスポ校でブーム展開テストを終えたLightSail 2
ブーム展開テスト後のLightSail 2
名前ライトセイルAライトセイル2 [ 1 ]
ミッションタイプ技術デモンストレーション
オペレーター惑星協会
コスパーID2019-036AC
SATCAT番号44420
Webサイトセイル.planetary.org​
ミッション期間ライトセイル1決勝：25日ライトセイル2決勝：3年4ヶ月23日
宇宙船の特性
宇宙船の種類ソーラーセイル
バス3Uキューブサット
メーカーStellar Exploration, Inc.、Ecliptic Enterprises Corporation、Cal Poly San Luis Obispo
寸法コア：30 cm × 10 cm × 10 cm（11.8インチ × 3.9インチ × 3.9インチ）セイル：32 m 2（340平方フィート）
ミッション開始
発売日ライトセイル1号：2015年5月20日ライトセイル2号：2019年6月25日[ 2 ]
ロケットライトセイル1：アトラスVライトセイル2：ファルコンヘビー
ミッション終了
減衰日ライトセイル1号：2015年6月14日[ 3 ]ライトセイル2号：2022年11月17日[ 4 ]

LightSailは、 CubeSatを使用して低地球軌道内で制御されたソーラーセイルを実証するプロジェクトです。このプロジェクトは、宇宙探査を専門とする世界的な非営利団体であるThe Planetary Societyによって開発されました。[ 5 ]これは、 LightSail 1とLightSail 2の2つの宇宙船で構成されています。LightSail 1は、宇宙での新しいセイル展開方法をテストするために設計されたエンジニアリングデモンストレーションミッションであり、ソーラーセイルは実行しませんでした。LightSail 2は、真のソーラーセイルを実証することを目的とした完全に機能する宇宙船であり、 [ 6 ] LightSail 1から得られた教訓を取り入れています。LightSailは、2000年代初頭にThe Planetary Societyによって設計されたソーラーセイル宇宙船であるCosmos 1の後継プロジェクトであり、2005年の打ち上げ失敗で破壊されました。

ライトセイル宇宙船は、格納状態では30cm×10cm×10cm（11.8インチ×3.9インチ×3.9インチ）（3Uキューブサット）の大きさでした。セイル展開後、各宇宙船の総面積は32m²（340平方フィート）でした。[ 7 ]

歴史

2005年、惑星協会はコスモス1号という太陽帆衛星を宇宙に打ち上げようとしたが、この宇宙船に搭載されたロシアのボルナ打ち上げ機は軌道に到達できなかった。[ 8 ] 2009年、協会はNASAのナノセイルDプロジェクトをベースとしたキューブサットベースの太陽帆の開発に着手したが、[ 9 ]ナノセイルDプロジェクトは2008年8月にファルコン1号打ち上げ機の故障により失われた。[ 10 ]（2番目のユニットであるナノセイルD2は2011年初頭に正常に展開された。）

2011年、ライトセイルプロジェクトは、ジェット推進研究所（JPL）のプロジェクトベテランであるハリス・「バッド」・シュルマイヤー、グレン・カニンガム、ヴィクトル・ケルザノビッチ、そしてエアロスペース・コーポレーションのデイブ・ベアデンを含むチームによって実施された重要設計審査（CDR）に合格した。[ 11 ]

2015年5月20日、ライトセイル1号（旧称ライトセイルA）が打ち上げられた。[ 1 ] 2015年6月7日にソーラーセイルを展開し、予定通り2015年6月14日に大気圏に再突入した。

2016年3月、惑星協会は宇宙船の新しい命名規則を発表しました。テスト飛行（当初はライトセイルA）はライトセイル1に改名され、2番目の宇宙船はライトセイル2と名付けられました。[ 1 ]ライトセイル2は、スペーステストプログラム（STP-2）のセカンダリペイロードとして、ファルコンヘビー打ち上げ機で2019年6月25日に打ち上げられました。2019年7月23日にソーラーセイルを展開し、2019年7月24日に展開されたセイルの写真をダウンリンクすることに成功しました。[ 6 ]

協会はライトセイル3の計画はないと述べています。[ 12 ]

デザイン

地球を周回するライトセイルのアーティストによる概念図

ソーラーセイルであるライトセイルの推進力は、太陽風の荷電粒子ではなく、太陽放射に依存しています。[ 13 ]太陽光子はセイルに放射圧をかけ、セイルの面積と質量の比に応じて宇宙船に加速度を与えます。そのため、設計上の課題は、標準的な3ユニットキューブサットのサイズ制限を遵守しながら、セイルの表面積を最大化しつつ宇宙船の質量を最小限に抑えることでした。

LightSailのモジュール設計は、大学レベルの宇宙プロジェクト向けに開発された小型衛星フォーマットである、 3ユニットのモジュール式キューブサットに基づいています。キューブサットサイズのモジュール1つにはカメラ、センサー、制御システムが搭載され、他の2つのユニットにはソーラーセイルが収納・展開されます。[ 14 ]

宇宙船には4つの三角形の帆があり、それらが組み合わさって長方形の表面を形成します。帆は反射性ポリエステルフィルムであるマイラーで作られています。[ 15 ]

ライトセイルには複数の形態があります。打ち上げ時は帆が宇宙船内に折り畳まれた格納形態で打ち上げられました。打ち上げ後、小型アンテナを展開し、太陽電池パネルを開くことで中間段階に入ります。これによりカメラが露出し、格納されたソーラーセイルが姿を現します。最終的な「ソーラーセイル」形態では、ライトセイルは4つの4メートルのコバルト合金製ブームを展開し、マイラー製のセイル素材をゆっくりと展開します。ライトセイル2号は、内部のリアクションホイールを使用することで、地球の磁場をガイドとして太陽に対して自らの向きを変えることができます。太陽に接近したり離陸したりすることで、セイルにかかる力を制御し、軌道を変えることができます。

費用と資金

ライトセイルプロジェクト全体は10年間で700万ドルの費用がかかり、約4万人の個人寄付者によって賄われました。[ 16 ]これには、2015年に成功したKickstarterキャンペーンで調達された124万ドルが含まれています。[ 17 ]打ち上げ費用は、NASAの教育用ナノ衛星打ち上げプログラム（ライトセイル1）と空軍研究所の大学ナノ衛星プログラム（ライトセイル2）によって支援されました。[ 14 ]

ライトセイル1号

ソーラーセイルを展開した LightSail 1、2015 年 6 月 8 日。

予備的な技術実証宇宙船であるライトセイル1号（旧称ライトセイルA）[ 1 ]は、ユナイテッド・ローンチ・アライアンス社のアトラスVロケットに搭載され、2015年5月20日15時05分（UTC）にフロリダ州ケープカナベラル空軍基地から二次ペイロードとして打ち上げられた。[ 18 ] [ 19 ]このミッションでは、大気抵抗が太陽放射圧よりも大きい軌道に衛星を投入した。[ 20 ]

しかし、打ち上げから2日後、宇宙船はソフトウェアの故障に見舞われ、ソーラーセイルの展開や通信ができなくなった。[ 21 ] 2015年5月31日、惑星協会はライトセイル1号との連絡が回復したと報告した。 [ 22 ] [ 23 ] 2015年6月3日に太陽電池パネルが展開された後、2015年6月4日に宇宙船との通信が再び失われた。この場合は、バッテリーシステムの故障が疑われた。[ 24 ]その後、2015年6月6日に連絡が回復し、[ 25 ] 2015年6月7日にセイルの展開が開始された。[ 26 ] 2015年6月10日の会議で、展開の写真がダウンロードされた後、テスト飛行は成功と宣言された。[ 27 ]宇宙船は2015年6月14日に大気圏に再突入し、テスト飛行は終了した。[ 28 ] [ 29 ]

ライトセイル2

ソーラーセイルを展開した LightSail 2、2019 年 7 月 23 日。

ライトセイル2号（COSPAR 2019-036AC）は、ボクシングリングほどの大きさで32平方メートル（340平方フィート）をカバーするソーラーセイルを搭載したキューブサットでした。このソーラーセイルは、風力発電の帆が移動する空気分子を捕らえるのと同じように、太陽から入射する光子を捕らえ、宇宙船を推進力として利用しました。[ 30 ]

ライトセイル2号は2019年6月25日に打ち上げられ、プロックス1号搬送衛星によってライトセイル1号よりもはるかに高い低軌道、軌道高度720km（450マイル）以上へと展開された。[ 14 ] [ 31 ]低軌道での制御された太陽帆走を実証することが目的でした。飛行チームは太陽に対する帆の向きを制御することで、軌道遠地点を上昇させ、帆展開後の軌道エネルギーを増加させることを期待していました。プロックス1号とライトセイル2号は、米空軍のSTP-2ペイロードを搭載した、スペースX社の2回目の運用ファルコン・ヘビー打ち上げに搭載された二次ペイロードでした。[ 32 ]

研究者らは2019年7月7日にライトセイル2号からの最初の写真を受け取り、[ 33 ]ソーラーセイルは2019年7月23日に展開された。 [ 6 ] [ 34 ] 2019年7月31日、惑星協会はライトセイル2号の軌道を測定可能な量だけ上げたと発表したが、[ 35 ]ライトセイル2号は相当の時間をランダムに回転しながら過ごした。[ 36 ]ライトセイル2号はソーラーセイルによる推進を成功裏に実証した。[ 37 ]

当初は約1年後に大気圏に再突入する予定だったが、[ 34 ] 2020年6月25日に延長ミッションが承認された。惑星協会のウェブサイトによると、ミッションは2022年11月16日まで継続的に実施されていた。[ 38 ] 2022年11月17日、ライトセイル2号は大気圏に再突入した。[ 4 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c d Davis, Jason (2016年3月1日). 「惑星協会の新型ソーラーセーリングキューブサット、LightSail 2が登場」惑星協会. 2016年3月1日閲覧。
  2. ^「光帆」で動く宇宙船がSpaceXのファルコン・ヘビーロケットで打ち上げられる予定アリストス・ゲオルギウ、ニューズウィーク2019年5月14日
  3. ^デイビス、ジェイソン. 「ライトセイルのテストミッション、燃え盛る再突入で終了」 . planetary.org . 惑星協会. 2019年7月24日閲覧。
  4. ^ a b Davis, Jason (2022年11月17日). 「LightSail 2号、大気圏再突入でミッション完了」 .惑星協会. 2022年11月17日閲覧。
  5. ^デイビス、ジェイソン (2017年3月3日). 「署名、封印済み、しかし未配達：ライトセイル2号、出荷日を待つ」 . 惑星協会. 2017年3月29日閲覧。
  6. ^ a b c Stirone, Shannon (2019年7月23日). 「LightSail 2が展開、ソーラーセイルによる宇宙旅行への次のステップ - 惑星協会はLightSail 2を展開し、宇宙推進技術の可能性をさらに実証することを目指している」 .ニューヨーク・タイムズ. 2019年7月24日閲覧。
  7. ^ 「LightSail」 . 惑星協会. 2017年3月29日閲覧。
  8. ^ Antczak, John (2009年11月9日). 「失望の後、ソーラーセイルプロジェクトが再び立ち上がる」 . NBCニュース. AP通信.
  9. ^ 「太陽光で宇宙へ航海」ニューヨーク・タイムズ、2009年11月9日。
  10. ^ 「SpaceXのFalcon 1、3度目の失敗」 Space.com 2017年3月29日閲覧。
  11. ^ルイス・D・フリードマン（2010年6月25日）「ライトセイル1号、厳密な設計審査を通過」惑星協会。
  12. ^ Foust, Jeff (2020年7月2日). 「ソーラーセイル宇宙船、ミッション延長を開始」 . SpaceNews . 2020年7月2日閲覧。
  13. ^ 「Planetary Society To Sail Again With LightSail」宇宙旅行ブログ、2009年11月10日。
  14. ^ a b c「LightSail」 . 惑星協会. 2017年3月29日閲覧。
  15. ^ 「よくある質問」 . 惑星協会. 2017年3月29日閲覧。
  16. ^ Stirone, Shannon (2019年7月23日). 「LightSail 2が始動、ソーラーセイルによる宇宙旅行への次のステップ」 .ニューヨーク・タイムズ. 2019年7月26日閲覧。
  17. ^ 「LightSail：革新的なソーラーセーリング宇宙船」 Kickstarter 2019年7月26日閲覧。
  18. ^ウォール、マイク（2015年5月10日）「小型ソーラーセイル『キューブサット』、水曜日にX-37B宇宙機で打ち上げ」 Space.com 。 2015年5月20日閲覧。
  19. ^デイビス、ジェイソン（2015年4月13日）「ライトセイルの打ち上げは少なくとも5月20日まで延期」惑星協会。
  20. ^デイビス、ジェイソン（2015年1月26日）「ライトセイルのテスト飛行は2015年5月に予定」惑星協会。
  21. ^ Wall, Mike (2015年5月27日). 「LightSailソーラーセイル試験飛行、ソフトウェアの不具合で停止」 . Space.com . 2015年5月29日閲覧。
  22. ^フィンガス、ジョン（2015年5月31日）「ライトセイル太陽宇宙船、地上クルーと再び連絡を取る」 Engadget 。2015年5月31日閲覧。
  23. ^ 「ビル・ナイのライトセイル宇宙船、再起動後地球との通信が再開」 The Verge、2015年5月31日。 2015年5月31日閲覧。
  24. ^デイビス、ジェイソン（2015年6月4日）「ライトセイル、沈黙、バッテリーの不具合か」惑星協会。
  25. ^ 「LightSailのドラマは宇宙船が2度目の起動を果たし、続く」惑星協会、2015年6月6日。 2015年6月6日閲覧。
  26. ^展開！LightSailのブームモーターが始動2015年6月7日
  27. ^ライトセイルテストミッションが成功と発表、最初の画像が完成2015年6月9日
  28. ^ライトセイル・ソーラーセイル、地球に落下して試験飛行を終了レナード・デイビッド、 Space.com 2015年6月18日
  29. ^ Molczan, Ted (2015年6月14日). 「LightSail-A: 帆走後の展開軌道要素」 . 2015年6月15日閲覧。
  30. ^ 「LightSail 2ソーラーセイルは打ち上げから2年以上経った今も地球上空を飛行中」 Space.com、2021年11月19日。 2021年11月20日閲覧。
  31. ^ 「SpaceX、Falcon HeavyのSTP-2ミッションで最も困難な飛行を完了」 2019年6月24日。
  32. ^ Nye, Bill. Kickstart LightSail . イベントは3:20に発生。2021年12月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年5月15日閲覧。
  33. ^デイビス、ジェイソン（2019年7月7日）「ライトセイル2号が撮影した地球の初写真」惑星協会。 2019年7月7日閲覧。
  34. ^ a bライトセイル2号が宇宙に打ち上げられるときに何が期待できるかジェイソン・デイビス、惑星協会2019年6月17日
  35. ^ 「LightSail 2宇宙船、光による飛行を成功裏に実証」 planetary.org 2019年10月15日閲覧。
  36. ^ Berger, Eric (2019年8月2日). 「それで、惑星協会の光帆は実際にどれくらい航行したのか？」 Ars Technica . 2020年1月26日閲覧。
  37. ^ 「LightSail、惑星協会の太陽帆宇宙船」 www.planetary.org . 2025年9月7日閲覧。
  38. ^ 「LightSail 2 Mission Control」 . 惑星協会. 2022年11月16日. 2022年11月17日閲覧。
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