この記事は元々、人類の偉大な宇宙の物語を伝えることに特化したウェブサイトであるスーパークラスターで公開されました。
カールセーガンは、太陽の突風に押された帆のソーラーシステムをナビゲートし、ホストスターから流れ出すことを夢見ていました。
現在、CEOビル・ナイ「the Science Guy」が率いるPlanetary Societyは、この夢を実現するために、靴箱以下の衛星を目指しています。 ほんの数回しかテストされていないこれらの「太陽帆」は、いつか他の惑星、あるいはおそらく他の星系に宇宙船を運ぶかもしれません。
ソーラーセーリングの次の段階は、フロリダのケネディ宇宙センターでSpaceX Falcon Heavyロケットが発射台から持ち上げられた6月24日に始まりました。 巨大なノーズコーンの内側には、他の20個の衛星の中で小さな宇宙船がありました。それは、日光の圧力を利用するゴッサマーの帆によって自らを推進するように設計されたパンの大きさのデバイスです。
LightSail 2と呼ばれるこの宇宙船は、宇宙飛行の新しい時代の始まりとなる可能性があります。宇宙飛行船は、何十年も依存してきたロケットエンジンを放棄し、太陽の風に優雅に航行します。 打ち上げの約7日後、LightSail 2はコンテナから飛び出し、4つの13フィートブームを延長し、340平方フィートのカイト型の帆をまとめて形成する4枚のミラーのようなマイラーシートを展開します。 次の部分は、純粋な宇宙魔法です。
惑星協会によると、LightSail 2は、地球の軌道上にある間、光によって厳密に航行する最初の航空機になります。 LightSailは、高度を上げるためにヨットのようにタックします。これにより、地球の周りのより高い軌道を航行する最初の宇宙船であるという区別が得られます。 この天体航法の偉業は、光線によって推進される反射性の帆で宇宙を旅するというカールセーガンの夢へのもう1つのステップになります。
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太陽に手を差し伸べると、何を感じますか？ 熱。 しかし、暖かさの中に隠されているのはプレッシャーです。 光自体は、風のように力を発揮しますが、気づかないほど微妙です。 地球上では、手で休むペーパークリップにほぼ相当します。
しかし、スペースのほぼ真空では、それがわずかな圧力であっても、それは常に、毎時間、毎日毎日押しているので、大きな効果を持つことができます。 ロケット燃料とは異なり、無料で実質的に無制限の太陽光が供給されます。 この力を利用できれば、それを使用できます。 必要なのは帆だけです。 古い船員のように、将来の宇宙船（および宇宙旅行者）は、太陽の助けを借りて広大な宇宙の広がりに身を投じることができました。
貨物室から軽い帆を放つスペースシャトルの図。 （JPL） サガンは宇宙探査の未来に壮大なビジョンを持ち、宇宙飛行士が銀河系のレガッタに参加し、星明かりの力を利用して宇宙船を宇宙でレースすることを想像していました。 しかし、彼は人類が光で航海することを想像した最初ではありませんでした。
4世紀前、彗星が空を横切って縞模様になり、ドイツの天文学者ヨハネスケプラーの注目を集めました。 彼は、彗星の尾がその後ろに広がっているように見えることに気付きました。 彼は、太陽の光が彗星とその表面の自由な物質を加熱しなければならないと考えた。 この鋭い観察により、ケプラーは日光が推進の有用な形態であると考えるようになりました。
「天のそよ風に適応した船や帆を提供してください。そうすれば、その空虚でさえ勇敢になる人がいるでしょう」と彼は1608年にガリレオに書いた。
ケプラーは、科学のルネッサンスの真っin中に住んでいたが、その間に人類は宇宙での位置を認識し始めた。 地球は太陽系の中心ではなく、実際には多くの星の1つを周回する多くの惑星の1つでした。 当時の一般的な旅行形態である船は風によって駆動されるため、ケプラーが船員が海を航海するのと同じように宇宙を航行する人々を想像するのは当然のことのように思えます。
しかし、ケプラーの夢が現実のものになるには何世紀もかかります。
1865年、ジェームズ・クラーク・マクスウェルは、光には光子と呼ばれるエネルギーのパケットが含まれており、光子には他の物体に伝達できる運動量があることを世界に示しました。 光子が光沢のある太陽帆のような物体と接触した場合、光子はそのエネルギーの一部を伝達し、帆を前方に押し出します。
さまざまな軽帆のデザイン。 （ラクエルスコギン/スーパークラスター） 第二次世界大戦後のロケットの進歩、および1957年のスプートニクの打ち上げにより、宇宙を探検するというアイデアは、サイエンスフィクションから現実に突然シフトし、ソーラーセーリングは再び魅力的な推進形態のように思われました。
NASAは、その開始後すぐに、いくつかの太陽帆研究への資金提供を含む、野心的な宇宙ミッションの計画を開始しました。 1970年代には、ケプラーが何世紀も前に空にスパイしたのと同じ彗星でランデブーする計画が生まれました。 この宇宙船は太陽の帆を備えており、太陽のエネルギーを使って旅をします。 残念ながら、計画は打ち上げ台に到達する前に廃棄されましたが、ソーラーセーリングのアイデアは生き続けました。
NASAのエンジニアであるルー・フリードマンは、現在は廃止されたミッションに取り組んでおり、ソーラーセーリングが実行可能な推進形態であると確信していました。 彼は（カールセーガンおよびNASAのジェット推進研究所の元長であったブルースマレーと一緒に）1980年に惑星協会を共同で設立し、ソーラーセーリングを実現しました。
「一般的にソーラーセーリングは、私たちが設立される前から惑星協会のDNAに織り込まれています」と、協会の最高執行責任者であるジェニファー・ヴォーンはスーパークラスターに語ります。 「創業者の3人全員が、ソーラーセーリングの初期段階で手を携えました。」
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巨大で超軽量のソーラーセールをどのように構築し、それを手頃な価格で宇宙に打ち上げるかを考え出すことは、大きな挑戦であることがわかります。 しかし、グループは辛抱強く、最終的に太陽航行への社会進出は2005年にコスモス1と呼ばれる宇宙船の形で打ち上げ台に当たりました。残念なことに、衛星は軌道に乗らず、ロシアの近くでcrash落しました。バレンツ海。 惑星協会が最初のソーラーセーリングの成功を達成するまで、さらに10年が経過します。
ソーラーセールの図。 （JPL） ミッションマネージャーは図面に戻り、次の試みのために小さく考えることにしました。 ほぼ一breadの大きさのキューブサットが宇宙飛行シーンに爆発し、従来のかさばる衛星に代わる安価な代替品を提供しました。
ビル・ナイによると、CubeSatsの出現は、実際に現在のスクエアセイルの設計につながったとのことです。 「正方形の帆は、かなり良い出発点であり、かなり良いデザインであることが判明しました」とナイはスーパークラスターに語りました。
その結果、LightSail 1と呼ばれるクラフトはCosmos 1の縮小版でした。この靴箱サイズの小型衛星は2015年に打ち上げられ、Atlas Vロケットに乗って空軍の秘密のX-37B宇宙機と一緒に軌道に乗って飛行します。
軌道に乗ると、LightSail 1は、宇宙の真空に帆をうまく展開できることを証明しました。 しかし、この小さな衛星は、ミッション中にソフトウェアの不具合、信号損失、バッテリーの問題など、無数の問題に直面しました。 低地球軌道での激動の後、この小さな船はその名を広めました。4つの光沢のあるマイラー帆で、小さなパッケージに完全な軽い帆を収めることができることを証明しています。
その後退にもかかわらず、テクノロジーのデモンストレーションとして、LightSail 1は成功しました。 祝うために、それは究極の自撮りを送り返しました。 しかし、それはまた、人々が見上げて、それが地球の上に舞い上がったので、クラフトを見つけようとしました。 ナイは、ニューヨーク市の光に汚染された空の上を通過する夜に、ちらつきの小さな衛星を見つけることさえできました。
ドラッグで軽い帆を減速させる粒子が非常に少ないため、宇宙船を時間とともに非常に高速に加速できます。 （ラクエルスコギン/スーパークラスター） この点に到達することは、惑星科学にとって大きな成果であり、宇宙科学と探査を促進するために結成された非営利団体です。 「スペースは私たちの中で最高のものを引き出します」とビル・ナイは言います。 「すべての人々とすべての国籍に訴えかけます。」
惑星協会の40, 000人以上のメンバーがこのミッション（およびソーラーセーリングの開発）を支援し、組織に資金を提供するために5ドルから100万ドル以上を寄付しました。
「新しい宇宙船の推進技術の最初の段階に参加する機会を得ることは非常にまれです」と、LightSailミッションマネージャーのブルース・ベッツは言います。 「そんなに多くはありません。 ソーラーセーリングの最初の段階である初期段階にいることは非常に名誉なことです。」
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長年にわたり、惑星協会は帆船を建造してきましたが、世界中の他の船も同様に出航しました。
英国のサリー宇宙センターによって構築されたCubeSailと呼ばれる2015年のテストミッションが開始されましたが、適切に展開できませんでした。 NASAのNanoSail-D、カナダのCanX-7、SurreyのInflateSailの3つの小さな帆ミッションは成功しましたが、LightSail 1と同様に、それらのミッションは低軌道に限定されていました。
ソーラーセールの図。 （JPL） 日本は2010年に太陽の周りの軌道に打ち上げられた太陽の放射によって加速される惑星間カイト（IKAROS）であるため、これまでのところ、ソーラーセーリングで最も成功を収めています。正方形の帆、そして史上初めて、太陽の力でステアリングと速度の変更を始めました。
宇宙船のkit型の帆には、発電のために太陽電池が埋め込まれていました。 セルは飛行中に多くの電力を生成することは期待されていませんでしたが、代わりに将来のイオン推進エンジンのテストベッドとして機能するのに役立ちました。
IKAROSは、光圧による加速度の測定に今後3年間を費やしました。 また、帆に埋め込まれた液晶（LCD電子ディスプレイに似ています）を使用して動きを制御するさまざまな方法をテストしました。これにより、船の反射率を調整し、速度を変更できます。 パネルを流れる電気は反射率を高め、宇宙船が前方に加速するのを可能にし、流れを止めると太陽光の圧力をより拡散させました。
日本の宇宙当局者は、IKAROSは2015年のミッションの計画終了前にコースと方向の両方を調整できたと言います。IKAROSとの接触は失われましたが、その後の追跡は太陽帆が地球と金星の間で太陽の周りをループし続けていることを示しています、軌道の形状は、光圧の変化の結果として変化し続けます。
しかし、IKAROSのデータは、その成功に加えて、ソーラーセーリングの可能性を十分に理解するまでにはまだ長い道のりがあることを示しています。 惑星協会は、すべてが計画通りに進んだ場合、LightSail 2がソーラーセールを信頼できる低コストの無推進の宇宙飛行方法に変えることを期待しています。
そこから、可能性はほぼ無限になります。 軽い帆があれば、宇宙船は月、小惑星、木星に行くことができます。光の風が吹く場所ならどこでも、燃料はまったく使用しません。
