Представьте себе космический корабль, который плывет в космосе, используя в качестве топлива свет Солнца. Звучит как история из будущего, верно? Однако технология, которую называют солнечные паруса, уже использовалась в космонавтике. И принципы использования солнечного излучения для управления космическими кораблями хорошо известны планировщикам космических миссий. Более того, некоторые ученые предполагают, что солнечный парус будет широко использоваться и в будущем.
Уже сегодня существует проект отправки целой флотилии небольших космических аппаратов к звезде Альфа Центавра. Если все получится, эти зонды совершат путешествие в межзвездном пространстве продолжительностью около 20 лет!
Ускоряемый Солнцем
Первый солнечный парус был запущен Японским агентством аэрокосмических исследований в 2010 году. Проект имел название IKAROS (сокращенно от «Межпланетный воздушный змей», ускоряемый излучением Солнца). Миссия отправилась в сторону Венеры, и прошла успешную проверку правильности концепции. Идея использования давления солнечного излучения для поддержания контроля ориентации космического корабля тестировалась в ходе миссий Mariner 10 и MESSENGER к Меркурию.
НАСА продолжило отработку технологии солнечных парусов, успешно запустив в 2010 году спутник NanoSail D2 на низкую околоземную орбиту. Он работал там в течение 240 дней. Миссия позволила ученым собрать много полезной информации о том, как использовать эту технологию.
После нескольких попыток Планетарное общество запустило свой корабль «LightSail». Этот спутник развернул тонкий майларовый лист, который помогал ему перемещаться в космосе. Это был большой шаг вперед для сторонников этого уникального типа двигательной установки. Спутник отправлял на Землю ценные данные и изображения. Он сгорел в атмосфере 14 июня 2015 года.
Почему солнечные паруса?
Ученые, которые готовятся к серьезным и сложным космическим полетам на другие планеты, всегда сталкиваются с одной и той же проблемой. Им нужно понимать – как доставить исследователей и оборудование из точки А в точку Б в космосе. Чтобы преодолеть гравитацию Земли и доставить все необходимое в космос, нужны мощные ракеты-носители. Но потом нужда в них отпадает.
Именно здесь могут пригодится солнечные паруса. Космические корабли на солнечных парусах можно использовать для перемещения полезных грузов с орбиты Земли на другие планеты. Например, для осуществления миссий на Марс. Строительные материалы и другое оборудование можно отправлять в самостоятельные полеты. Они могут достичь нужных планет и ждать, когда там появятся люди. Затем парус можно отправить обратно на Землю, чтобы переправить еще больше материалов.
Как работают солнечные паруса?
Принцип, который заложен в технологию использования солнечных парусов основан на явлении, называемом «давление солнечного света». Солнечный свет просто дает «толчок» солнечному парусу. При достаточном солнечном излучении космический корабль, оборудованный солнечным парусом, получает небольшую, но постоянную тягу, и способен развить со временем приличную скорость.
Расчеты показывают, что космический корабль, оборудованный солнечными парусами, может разогнаться на дистанции в 1 астрономическую единицу до скорости в пять раз большей, чем способна на это обычная ракета. Вот такое внушительное количество энергии скрыто в солнечном свете!
Солнечный парус должен быть очень тонким, даже намного тоньше листа бумаги. Он также должен иметь отражающую поверхность. И должен быть в состоянии выжить в экстремальных условиях.
Майлар
Такие материалы, как майлар, являются хорошим материалом для солнечного паруса. Фотоны хорошо отскакивают от паруса из такого материала. И поскольку давление солнечного излучения постоянно по времени, это дает парусу постоянный источник тяги. Солнечные паруса набирают скорость довольно медленно. Но некоторые ученые предполагают, что солнечный парус может помочь кораблю развить до десятой части скорости света. При соблюдении определенных условий.
Возможность достижения столь высоких скоростей делает межзвездное путешествие вполне реальным.