11.02.2013 10:00

Космическая регата на солнечных парусах

Пока единственный в мире летательный аппарат, полностью работающий на так называемом "солнечном парусе", — межпланетный IKAROS японского производства. Недавно агентство НАСА заявило о том, что планирует на 2014 год запуск собственного космического паруса Sunjammer. Предполагается, что передвигаться он будет намного быстрее своего предшественника.

Фото:

Солнечным парусом называется специальное приспособление, использующее давление солнечного света или лазера на зеркальную поверхность для того, чтобы привести в движение космический аппарат, подобно тому, как паруса приводят в движение обычный корабль или лодку.

Идея полетов в космос с использованием солнечного паруса родилась еще в 20-е годы прошлого столетия и принадлежит одному из пионеров ракетостроения — нашему соотечественнику Фридриху Цандеру. Тот исходил из того, что частицы солнечного света — фотоны — обладают импульсом, который можно передавать любой освещаемой поверхности, создавая давление. Впервые величина давления солнечного света была измерена в 1900 году русским физиком Петром Лебедевым.

Давление солнечного света чрезвычайно мало. На земной орбите оно составляет около 5·10⁶ Н/м2 и уменьшается пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Однако поскольку солнечный парус не требует потребления ракетного топлива и может действовать практически неограниченный период времени, перспективы его использования выглядят довольно привлекательными.

Хотя ускорение, которое придает такому парусу Солнце, не слишком велико, даже если аппарат будет продвигаться в секунду всего на один миллиметр, через полгода он выйдет за пределы Солнечной системы. И это при нулевом расходе топлива!

Несколько раз эффект солнечного паруса применяли для проведения малых коррекций орбит космических аппаратов, при этом в роли паруса выступали солнечные батареи или радиаторы системы терморегуляции. Но в качестве основного двигателя для космических аппаратов солнечный парус пока еще не применялся, хотя существует уже несколько проектов космических путешествий на "солнечных парусах".

IKAROS (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun), созданный Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA), был запущен в 2010 году. Его парус-двигатель состоял из 200 квадратных метров полиамидной пленки толщиной в 7,5 микрометра. Хотя при запуске парус успешно раскрылся благодаря грузикам на концах полотнища, контролировать его вращение и одновременно питание двигателя от солнечной батареи, которая заслонялась самим парусом и часто поворачивалась под "невыгодным" углом к Солнцу, оказалось весьма затруднено. В результате разрывы между выходами IKAROS на связь составляли от полутора до двух лет. В январе 2012 года аппарат впал в "спячку" и лишь в начале сентября JAXA удалось зафиксировать два сигнала от него.

Площадь преемника IKAROS — Sunjammer (название взято из известного рассказом Артура Кларка, посвященного гонкам космических яхт, тоже с солнечным парусом) составляет 1 км 208 метров. Это в несколько раз больше, чем у японца. Его парус тоже является полиамидным, но при этом он в полтора раза тоньше, чем у IKAROS — около 5 микрометров. Поэтому вес паруса составляет лишь 32 килограмма.

Правда, описать точные размеры паруса Sunjammer не так легко. Дело в том, что он вроде бы представляет собой квадрат со стороной 37,8 метра, но в то же время его площадь не является квадратом 37,8. Возможно, в этом виноваты вырезы или неровная форма…

Пока Sunjammer предстоит доставить в так называемую точку Лагранжа — L1, расположенную в трех миллионах километров от Земли, прах создателя сериала StarTrek Джина Родденберри, скончавшегося еще в 1991 году, и других клиентов компании Celestis, занимающейся захоронениями в космосе. Поскольку добираться "космическому паруснику" туда придется с низкой околоземной орбиты, путь предстоит довольно долгий.

Читайте также: "Солнечная тяга" зовет на Венеру

Благодаря большим размерам, ожидается, что по скорости Sunjammer значительно превысит IKAROS. Но и масса последнего значительно выше, так как парус оборудован высокочувствительным гамма-детектором. Детищу же НАСА удастся развить большую скорость за счет штатной работы паруса и систем стабилизации. По крайней мере, разработчики на это надеются.

Читайте также в рубрике "Наука и техника"