Солнечный парусник: миф или реальность

Мечта Циолковского почти сбылась: человечеству уже немного тесновато в земной колыбели. Осталось только найти способ выбраться из цепких объятий гравитации, и... Эх, полетим! На самом деле, проблема гораздо сложнее, чем кажется отдельным товарищам, постоянно проживающим на дне атмосферы.

Ныне используемые химические ракеты уже почти исчерпали свой потенциал развития, а принципиально новых средств межпланетного (хотя бы) передвижения нам предложить пока не могут. Или могут?

Россия и США планируют произвести не состоявшийся два года назад запуск первого космического корабля, приводимого в движение солнечным ветром, в 2004 году. Об этом сообщила в понедельник газета The Guardian. Космический аппарат "Космос-1", разработанный в Научно-исследовательском центре имени Бабакина, намерена запустить частная американская организация "Планетарное общество" (Planetary Society). Предыдущий экспериментальный запуск в июле 2001 года окончился неудачей. Аппарат не отделился от ракеты-носителя и сгорел при вхождении в плотные слои атмосферы.

Запуск будет произведен с российской ядерной подводной лодки в Баренцевом море с помощью ракеты "Волна". Аппарат весом в 100 килограмм планируется вывести на 800-километровую орбиту, где будет раскрыт 15-метровый солнечный парус, выполненный из светоотражающей полимерной плёнки толщиной 7,5 микрон. Согласно теории, отражаемые зеркальной поверхностью солнечного паруса частицы света — фотоны — должны создавать на его поверхности давление, которое и будет приводить космический корабль в движение.

По расчетам ученых, это давление настолько слабо, что первоначальная скорость аппарата с раскрытым парусом составит примерно 1 миллиметр в секунду. Однако уже через 100 дней аппарат может ускориться до 160 тысяч километров в час. Таким образом, медленно, но верно разгоняют космический фрегат до скоростей порядка семидесяти километров в секунду. Причём, заметьте, такой корабль разгоняется непрерывно — с самого начала своего полёта.

В настоящее время солнечный парус в качестве движителя космических кораблей является самым перспективным конкурентом обычным химическим движителям. Так, традиционный космический аппарат может достичь орбиты Плутона за девять лет, однако если будет использоваться солнечный ветер, то это же расстояние будет покрыто за пять лет. Кроме того, солнечный ветер решает проблему дорогостоящего топлива, сообщает газета.

Томас Голд, физик из Корнелльского университета (Итака, штат Нью-Йорк), поставил под сомнение саму возможность использования "солнечного паруса" для полетов внутри Солнечной системы. По его мнению, идея перемещения космического аппарата за счет давления света противоречит законам термодинамики.

Голд доказывает, что в таком случае, отражаясь от идеального зеркала, фотоны не будут терять свою энергию. В своих заключениях ученый опирается на правило Карно. Согласно этому положению физики, в тех случаях, когда при отражении фотонов не происходит существенного изменения температуры, практически невозможно накопить (и, соответственно, выделить и применить) энергию, которая могла бы двигать парус.

Подобные выводы не отвергают начисто положение о выделяемой солнечным ветром движущей силе, доказательством существования которой являются, например, хвосты комет, всегда направленные в противоположную сторону от Солнца. Однако, по словам Голда, хвост кометы не является совершенным зеркалом и поглощает определенное количество фотонов, так что в данном случае по правилу Карно какую-то долю энергии из солнечного света получить можно.

Впрочем, заявление Голда пока принято научным сообществом с некоторым скептицизмом. "Не вижу никаких термодинамических ограничений, препятствующих использованию космического паруса, хотя, разумеется, существует предельное количество полезной солнечной радиации, той, которую получится преобразовать в движущую силу", — утверждает эксперт по термодинамике из Кембриджского университета Джеффри Луинс.

По материалам российских и зарубежных СМИ