Cosmos 1

Cosmos 1 fue un proyecto de Cosmos Studios y The Planetary Society para probar una vela solar en el espacio. Como parte del proyecto, una nave espacial de vela solar no tripulada llamada Cosmos 1 fue lanzada al espacio a las 19:46:09 UTC (15:46:09 EDT) el 21 de junio de 2005 desde el submarino Borisoglebsk en el mar de Barents. Sin embargo, una falla en el cohete impidió que la nave espacial alcanzara la órbita prevista. Una vez en órbita, se suponía que la nave espacial desplegaría una gran vela, sobre la cual empujarían los fotones del Sol, aumentando así la velocidad de la nave espacial (las contribuciones del viento solar son similares, pero de una magnitud mucho menor).

Si la misión hubiera tenido éxito, habría sido el primer uso orbital de una vela solar para acelerar una nave espacial, así como la primera misión espacial de un grupo de defensa del espacio. El presupuesto del proyecto fue de US$4 millones. La Sociedad Planetaria planeó recaudar otros 4 millones de dólares para Cosmos 2, una reimplementación del experimento que se lanzará provisionalmente en una misión de reabastecimiento Soyuz a la Estación Espacial Internacional (ISS). Discovery Channel fue uno de los primeros inversores. Sin embargo, los avances en la tecnología y la mayor disponibilidad de ranuras superpuestas de menor masa en más vehículos de lanzamiento llevaron a un rediseño similar a NanoSail-D, llamado LightSail-1, anunciado en noviembre de 2009.

Perfil de la misión planificada

Para probar el concepto de vela solar, el proyecto Cosmos 1 lanzó una nave espacial orbital que llamaron Cosmos 1 con una dotación completa de ocho palas de vela el 21 de junio de 2005; el solsticio de verano. La nave espacial tenía una masa de 100 kg (220 lb) y constaba de ocho palas de vela triangulares, que se desplegarían desde un eje central después del lanzamiento mediante el inflado de los tubos estructurales. Las aspas de las velas medían cada una 15 m (49 ft) de largo, tenían una superficie total de 600 m² (6500 sq ft) y estaban hechas de película de PET reforzada con aluminio (MPET).

La nave espacial se lanzó en un vehículo de lanzamiento Volna (un misil balístico intercontinental (ICBM) SS-N-18 convertido) desde el submarino ruso Delta III Borisoglebsk, sumergido en el mar de Barents. La órbita circular inicial de la nave espacial habría estado a una altitud de unos 800 km (500 mi), donde habría desplegado las velas. Entonces, las velas habrían elevado gradualmente la nave espacial a una órbita terrestre más alta. 'Cosmos 1 podría aumentar su órbita de 50 a 100 km (31 a 62 mi) durante los 30 días de vida esperados de la misión, dijo Louis Friedman de The Planetary Society.

Se esperaba que la misión finalizara un mes después del lanzamiento, ya que el mylar de las palas se degradaría con la luz del sol.

Posible propulsión de haz

La nave de vela solar también se podría haber utilizado para medir el efecto de las microondas artificiales dirigidas hacia ella desde una instalación de radar. Se habría utilizado un plato de 70 m (230 pies) en las instalaciones de Goldstone de la NASA Deep Space Network para irradiar la vela con un haz de 450 kW. Este experimento de propulsión impulsada por haz solo se habría intentado después de que se lograra el objetivo principal de la misión de vuelo controlado de vela solar.

Seguimiento

La nave habría sido visible a simple vista desde la mayor parte de la superficie de la Tierra: la órbita planificada tenía una inclinación de 80°, por lo que habría sido visible desde latitudes de hasta aproximadamente 80° norte y sur.

Una red de estaciones de rastreo en todo el mundo, incluida la estación Tarusa, 121 km (75 mi) al sur de Moscú, y el Laboratorio de Ciencias Espaciales de la Universidad de California, Berkeley, intentaron mantener contacto con la vela solar durante el misión. El control de la misión se basó principalmente en la empresa rusa NPO Lavochkin en Moscú; un centro que la Sociedad Planetaria llama Mission Operations Moscow (MOM).

Física

La nave habría estado acelerando gradualmente durante cada órbita como resultado de la presión de radiación de los fotones que chocaban con las velas. A medida que los fotones se reflejaran en la superficie de las velas, les transferirían impulso. Como no habría resistencia del aire que se opusiera a la velocidad de la nave espacial, la aceleración sería proporcional al número de fotones que colisionan con ella por unidad de tiempo. La luz del sol equivale a un diminuto 5×10⁻⁴ m/s² aceleración en las proximidades de la Tierra. Durante un día, la velocidad de la nave espacial alcanzaría los 45 m/s (150 pies/s); en 100 días su velocidad sería de 4500 m/s (15 000 ft/s), en 2,74 años de 45 000 m/s (150 000 ft/s).

A esa velocidad, una nave llegaría a Plutón, un planeta enano muy distante del Sistema Solar, en menos de 5 años, aunque en la práctica la aceleración de una vela cae dramáticamente a medida que la nave espacial se aleja del Sol. Sin embargo, en las proximidades de la Tierra, la aceleración de una vela solar es mayor que la de otras técnicas de propulsión; por ejemplo, la nave espacial SMART-1 propulsada por un propulsor de iones tiene una aceleración máxima de 2×10⁻⁴ m/s², lo que permitió que SMART-1 para alcanzar la órbita lunar en noviembre de 2004 después del lanzamiento en septiembre de 2003.

Otros aspectos

Además de la nave espacial principal, lanzada en junio de 2005, el proyecto Cosmos 1 ha financiado otras dos naves:

• En 2001 se intentó una prueba suborbital con sólo dos cuchillas de vela. La nave espacial no pudo separarse del cohete.
• En mayo de 2015 se lanzó una segunda nave espacial orbital (LightSail-1).

Una de las palas de vela solar Cosmos 1 se exhibió en el complejo de oficinas del Rockefeller Center en la ciudad de Nueva York en 2003.