โซลาร์เซลล์ ในปี 1970 นักวิทยาศาสตร์ของนาซา เสนอให้ส่งยานสำรวจไปยัง ดาวหางแฮลลีย์ ซึ่งจะถูกขับเคลื่อนด้วยแรงดันของแสงอาทิตย์ที่ปะทะกับใบสุริยะขนาดยักษ์ แม้ว่าข้อเสนอดังกล่าวจะถูกปฏิเสธเนื่องจากมีความเสี่ยงเกินไปและยังไม่ได้รับการพิสูจน์ แต่แนวคิดของยานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยใบสุริยะก็ยังคงมีอยู่ มีการพัฒนาและทดสอบวัสดุโซลาร์เซลล์ มากมายในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แต่ไม่มีใครออกแบบ ปล่อย และแล่นยานอวกาศดังกล่าวได้สำเร็จ
ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2548 สมาคมดาวเคราะห์ร่วมกับองค์กรอวกาศหลายแห่งของรัสเซียจะส่งยานอวกาศคอสมอสส์-1 เข้าสู่วงโคจรของโลก เรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ ใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์อาจทำให้นึกถึงภาพเรือใบขนาดใหญ่ในสมัยก่อน เช่น เรือปัตตาเลี่ยน หรือเรือยอทช์แข่งอเมริกาส์คัพสมัยใหม่ อย่างไรก็ตาม หลักการการสร้าง และการทำงานของใบเรือสุริยะนั้นค่อนข้างแตกต่างจากเรือใบ
ใบเรือสุริยะเป็นกระจกบานใหญ่ที่สะท้อนแสงแดด เมื่อโฟตอนของแสงอาทิตย์กระทบกับใบเรือและกระเด็นออกไป พวกมันจะค่อยๆดันใบเรือไปโดยส่งโมเมนตัมไปที่ใบเรือ เนื่องจากมีโฟตอนจำนวนมากจากแสงอาทิตย์ และเนื่องจากโฟตอนกระทบกับใบเรืออย่างต่อเนื่อง จึงมีแรงดันคงที่ แรงต่อหน่วยพื้นที่ ที่กระทำต่อใบเรือซึ่งทำให้เกิดการเร่งคงที่ของยานอวกาศ
แม้ว่าแรงบนยานอวกาศ โซลาร์เซลล์ จะน้อยกว่าจรวด เคมีทั่วไป เช่นกระสวยอวกาศยานอวกาศโซลาร์เซลล์ นั้นเร่งความเร็วตลอดเวลาและบรรลุความเร็วที่มากขึ้น มันเหมือนกับการเปรียบเทียบผลกระทบของลมกระโชกกับสายลมที่นุ่มนวลและสม่ำเสมอของเมล็ดดอกแดนดิไลอันที่ลอยอยู่ในอากาศ แม้ว่าลมกระโชกแรง เครื่องยนต์จรวด ในขั้นต้นจะผลักเมล็ดด้วยแรงที่มากขึ้น แต่มันก็ตายอย่างรวดเร็วและเมล็ดจะหลุดออกไปได้ไม่ไกลนัก
ในทางตรงกันข้าม ลมจะพัดเมล็ดพืชอ่อนๆในช่วงระยะเวลาที่นานขึ้น และเมล็ดพืชจะเคลื่อนที่ได้ไกลขึ้น ใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ช่วยให้ยานอวกาศเคลื่อนที่ภายในระบบสุริยะและระหว่างดวงดาวต่างๆได้โดยไม่ต้องใช้เครื่องยนต์จรวดขนาดใหญ่และเชื้อเพลิงจำนวนมหาศาล พื้นที่ขนาดใหญ่ ต้องรวบรวมแสงแดดให้ได้มากที่สุด เพราะยิ่งพื้นที่มีขนาดใหญ่เท่าใด แรงของแสงแดดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
โดยจะมีน้ำหนักเบา ใบเรือต้องบางและมีมวลน้อยที่สุด เพราะยิ่งมีมวลมากเท่าใด ความเร่งที่แสงแดดส่งมายังใบเรือก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ทนทานและทนต่ออุณหภูมิ ต้องทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ อนุภาคที่มีประจุ และอันตรายจากอุกกาบาตขนาดเล็กจากอวกาศ เพื่อให้เป็นไปตามลักษณะเหล่านี้ ใบเรือสุริยะส่วนใหญ่ทำจากพลาสติกบางๆเคลือบโลหะและทนทาน เช่นแผ่นฟิล์มโปลีเอสเตอร์ หรือแคปตอนเทป
ตัวอย่างเช่น เรือสุริยะของคอสมอสส์-1 ทำจากแผ่นฟิล์มโปลีเอสเตอร์ เคลือบอะลูมิเนียม มีความหนา 0.0002 นิ้ว หรือ 5 ไมครอน และพื้นที่ 6,415 ตารางฟุต ใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์มีการออกแบบที่สำคัญสามแบบ เรือใบสี่เหลี่ยม ต้องใช้บูมเพื่อรองรับวัสดุใบเรือ ใบเรือเฮลิโอไจโร ใบมีดเหมือนเฮลิคอปเตอร์ ต้องหมุนใบเรือเพื่อความมั่นคง การแล่นเรือแบบจาน การแล่นเรือแบบวงกลมที่ต้องควบคุมโดยการย้ายศูนย์กลางของมวลที่สัมพันธ์กับศูนย์กลางของความดัน
คอสมอสส์-1 มีใบสุริยะที่ตัดกันระหว่างใบสี่เหลี่ยมและใบเรือเฮลิโอไจโร เป็นใบเรือสุริยะทรงกลมที่แบ่งออกเป็นแปดใบสามเหลี่ยมพร้อมบูมพองสำหรับรองรับ ใบเรือไม่ต้องหมุนเพื่อความมั่นคง ล่องไปตามแสงตะวัน การเคลื่อนที่ของยานอวกาศ ใบสุริยะต้องอาศัยปัจจัย 2 ประการที่สมดุล ได้แก่ ทิศทางของใบสุริยะที่สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์และความเร็วการโคจรของยานอวกาศ โดยการเปลี่ยนมุมของใบเรือให้สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์
คุณจะเปลี่ยนทิศทางของแรงที่กระทำโดยแสงแดด การหลบหลีกใบสุริยะเพื่อเปลี่ยนวงโคจร เพื่อจุดประสงค์ในการอธิบาย การเปลี่ยนแปลงวงโคจรที่แสดงในที่นี้เกิดขึ้นเร็วกว่าความเป็นจริง เมื่อยานอวกาศโคจรรอบโลกหรือดวงอาทิตย์ ยานอวกาศจะเดินทางเป็นวงกลมหรือวงรีด้วยความเร็วและระยะทางที่กำหนด หากต้องการไปยังวงโคจรที่สูงขึ้น เดินทางให้ไกลจากวัตถุมากขึ้น คุณต้องทำมุมใบสุริยะให้สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์
เพื่อให้แรงดันที่เกิดจากแสงแดดอยู่ในทิศทางการเคลื่อนที่ของวงโคจรของคุณ แรงดังกล่าวช่วยเร่งยานอวกาศ เพิ่มความเร็วของวงโคจร และยานอวกาศจะเคลื่อนเข้าสู่วงโคจรที่สูงขึ้น ในทางตรงกันข้าม หากคุณต้องการไปยังวงโคจรที่ต่ำกว่า ใกล้กับวัตถุ คุณต้องทำมุมใบเรือให้สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ เพื่อให้แรงดันที่เกิดจากแสงแดดอยู่ตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ในวงโคจรของคุณ แรงนั้นทำให้ยานอวกาศช้าลง ลดความเร็วของวงโคจรลง
และยานอวกาศตกลงสู่วงโคจรที่ต่ำกว่า ความกดดันของแสงแดดจะลดลงตามกำลังสองของระยะห่างจากดวงอาทิตย์ ดังนั้นแสงแดดจึงกดดันให้เข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าอยู่ไกลออกไป ยานอวกาศโซลาร์เซลล์ ในอนาคตอาจใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงนี้โดยการปล่อยลงสู่วงโคจรใกล้กับดวงอาทิตย์เป็นอันดับแรก แสงอาทิตย์บินผ่าน และใช้แรงดันแสงแดดที่มากขึ้นเพื่อเพิ่มอัตราเร่งที่มากขึ้นเมื่อเริ่มภารกิจ สิ่งนี้เรียกว่า การซ้อมรบที่ ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด
การออกแบบยานอวกาศคอสมอสส์-1 ยานอวกาศโซลาร์เซลล์ ลำแรกมีชื่อว่าคอสมอสส์-1 ได้รับการพัฒนา สร้าง และทดสอบโดยสมาคมดาวเคราะห์ซึ่งเป็นองค์กรเอกชนที่ไม่แสวงหาผลกำไร ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อส่งเสริมการสำรวจระบบสุริยะของเรา สมาคมดาวเคราะห์ได้ทำสัญญากับองค์กรอวกาศของรัสเซีย ศูนย์อวกาศบาบาคินเพื่อสร้าง ปล่อย และควบคุมยานอวกาศ ค่าใช้จ่ายของโครงการประมาณ 4 ล้านดอลลาร์และได้รับทุนสนับสนุนจากคอสมอสส์
สตูดิโอส์บริษัทสื่อด้านวิทยาศาสตร์แห่งใหม่ ยานอวกาศคอสมอสส์-1 ยานอวกาศมีน้ำหนัก 88 ปอนด์ และสามารถนั่งบนโต๊ะได้ หลังจากการทดสอบในระยะแรก ยานอวกาศจะถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรของโลก 522 ไมล์ เปริจีและ 528 ไมล์ จุดปลายระยะทางวงโคจร ระบบยานอวกาศประกอบด้วย เรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ ทำจากไมลาร์อลูมิไนซ์ ความหนา 0.0002 นิ้ว พื้นที่ 6,415 ตารางฟุต จัดเรียงเป็นใบมีดรูปสามเหลี่ยมแปดใบ
แต่ละใบยาวประมาณ 49 ฟุต และประกอบด้วยท่อพลาสติกเป่าลมที่รองรับใบเรือ อาจใช้โฟมภายในท่อเพื่อยึดให้แข็งเมื่อพองออก ใบมีดแต่ละใบสามารถหมุนได้ เช่นใบมีดของเฮลิคอปเตอร์ โดยมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อเปลี่ยนมุมของมันให้สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ การติดตั้งโซลาร์เซลล์ พลังงาน แผงโซลาร์เซลล์ ขนาดเล็ก จ่ายพลังงานไฟฟ้าทั้งหมด
การนำทาง จำเป็นอย่างยิ่งที่ยานอวกาศจะต้องรู้ว่ามันอยู่ที่ไหนและดวงอาทิตย์อยู่ที่ไหนตลอดเวลา เซนเซอร์ตรวจจับตำแหน่งของดวงอาทิตย์ เครื่องรับระบบระบุตำแหน่งบนพื้นโลก จะตรวจจับตำแหน่งของยานอวกาศ จากพื้นดิน วงโคจรของยานอวกาศจะถูกกำหนดจากข้อมูลการติดตามดอปเปลอร์ด้วยความช่วยเหลือของมาตรความเร่งบนยาน ซึ่งเราจะพูดถึงในภายหลัง ข้อมูลจากเซนเซอร์ตรวจจับดวงอาทิตย์และเครื่องรับ GPS
โดยจะถูกส่งต่อไปยังคอมพิวเตอร์บนยานของยานอวกาศต่อเนื่อง คอมพิวเตอร์ออนบอร์ดควบคุมมอเตอร์ที่หมุนใบเรือเพื่อรักษาทิศทางที่เหมาะสมของใบเรือโดยคำนึงถึงดวงอาทิตย์ คอมพิวเตอร์ออนบอร์ดสามารถยอมรับการแก้ไขหรือแทนที่คำสั่งจากภาคพื้นดินได้ การสื่อสาร ระบบวิทยุสำรอง ถูกใช้เพื่อสื่อสารกับผู้ควบคุมการบินบนภาคพื้นดิน
บทความที่น่าสนใจ : ทักษะ ทักษะที่สำคัญในการสอนลูกให้รู้จักใช้เงิน
