Солнечные паруса

В США, Японии и России ученые, занимающиеся космическими исследованиями, возвращаются к идеям солнечного парусника. Новый тип корабля решает одну из главных проблем: вида энергии для межпланетных полетов. Однако два предыдущих запуска парусников в 2001 и 2004 годах были неудачными.

 

В апреле 2005 года с российской подводной лодки с помощью баллистической ракеты «Волна» будет запущен космический парусник «Космос-1». В отличие от обычной ракеты, летящей благодаря давлению, которое создает двигатель, космический парусник движется от попадания на его поверхность солнечного света. Сгустки солнечной энергии, называемые фотонами, двигаются в пространстве подобно атомам. Когда пучок солнечного света падает на поверхность с зеркальным эффектом и отражается от нее, фотоны передают ей свою движущую силу. Едва уловимые толчки солнечных лучей приводят парусник в движение. Солнечный ветер создает совсем небольшую тягу, но она может действовать в течение длительного времени и придает объекту постоянное ускорение, способное разогнать его до огромных скоростей. Возможность использования солнечной энергии особенно важна при полетах на большие расстояния, например, к Марсу. Пока необходимое для полета топливо занимает большую часть грузовой нагрузки.

 

Фотонный двигатель

 

О существовании светового давления ученые подозревали давно. Первым исследователем, отметившим это явление, считается Иоганн Кеплер. Наблюдая, как хвост кометы отклоняется от Солнца по мере приближения к нему, ученый еще в XVII веке предположил существование давления, оказываемого солнечными лучами. Однако экспериментально в лабораторных условиях это было доказано только в 1900 году. В 20-х годах прошлого века появились первые проекты парусных летательных аппаратов. В конце 1970-х советские ученые доказали возможность управления космическим аппаратом, который движим светом.

Американское NASA (Национальное агентство по аэронавтике и исследованию космического пространства) взялось за изучение возможностей космического парусника в 1960-х годах. Тогда были сделаны прогнозы о том, что уже в 1975 году первый космический парусник отправится на Луну. Но ни один из разрабатываемых проектов не получил должного финансирования и не был осуществлен.

В 1991 году Джордж Буш-старший предложил отпраздновать 500-летие со дня отплытия Колумба по направлению к Американскому континенту полетом на Марс. В основе движения космического корабля должно было лежать давление, производимое на его лопасти солнечным светом. Для проведения конкурса по отбору лучшего проекта была создана так называемая «Комиссия Колумба». Основными критериями оценки парусника стали время его полета до орбиты Марса и максимальное приближение парусника к поверхности планеты. Финансирование создания парусника должно было осуществляться негосударственными организациями. Созданная комиссия субсидировала по одному проекту из Азии, Европы и Америки. За победу боролись канадские ученые, команда Aeritalia из Италии, консультанты университета Кембриджа из Великобритании и представители фонда WorldSpaceFoundation из США. Исследовательские работы по созданию космического парусника велись также в Израиле, Японии и Советском Союзе. Однако и эти проекты оказались не закончены. Комиссия Колумба прекратила свое существование в 1998 году. Наработанные материалы были переданы «Планетарному обществу» (ThePlanetarySociety).

Именно это общество в 2000 году задумало проект по созданию космического парусника «Космос-1», разработанный в НПО имени Лавочкина. На его создание было выделено более $4 млн. Большую часть денежных средств проект получил от американского общества CosmosStudioи других международных общественных организаций. В проекте также приняли участие российский Институт космических исследований РАН, лаборатория космических наук университета Беркли, а также КБ Макеева, предоставившее для запуска межконтинентальную ракету «Волна».

Первая попытка запуска парусника состоялась в июле 2001 года. Но она оказалась неудачной из-за дефекта ракеты-носителя. Тогда парусник не смог оторваться от третьей ступени «Волны» и вместе с ней упал на Камчатку. В апреле следующего года состоится вторая попытка. Участники проекта убеждены, что метод получения энергии от солнечного света может сделать парусник серьезным конкурентом привычных космических кораблей.

 

Раскрытые паруса

 

Парусник «Космос-1» состоит из восьми треугольных лопастей-парусов 15-ти метровой длины, сходящихся в центре вокруг несгораемой тубы. Они выполнены из металлизированного прочного полимера толщиной около 5 микрон. После запуска с подводной лодки ракета-носитель «Волна» выведет парусник на орбиту. Уже через шесть минут после старта он полностью отделится от ракеты. Лопасти будут развернуты на орбите высотой около 800 км. Весь путь парусника с подводной лодки до заданной высоты должен занять не более 20 минут. Сначала единственным источником энергии для парусника будут его собственные аккумуляторы.

Направление движения парусника будет регулироваться с земли путем поворота лопастей. Примерно так же двигается обыкновенная яхта, меняя угол поворота парусов по отношению к ветру. Но главным преимуществом космического парусника считается постоянное ускорение его движения. По прогнозам создателей, в конце первого дня полета его скорость может составлять 310 км/час, а через двенадцать дней после запуска – около 3700 км/час.

Для управления парусником уже оборудованы пять станций: две в Подмосковье, одна в Чехии и еще по одной – на Аляске и в Калифорнии. Также для получения сигналов парусника будут использоваться еще несколько станций, в том числе в Петропавловске-Камчатском и на островах Маршалла в Тихом океане. В момент прохождения «Космос-1» между двумя станциями управления полетом в Подмосковье будут раскрыты первые четыре паруса. Если все пройдет гладко, то для раскрытия оставшихся четырех лопастей потребуется лишь несколько минут. Если процесс будет проходить медленнее, то паруснику придется сделать дополнительный виток. Предполагается, что максимальное время полета составит один месяц. Но экспериментаторы готовы и к более пессимистическому сценарию. «Мы будем рады, если парусник «продержится» в космосе две недели или даже несколько дней», – говорит один из основателей ThePlanetarySociety Луи Фридман.

Примерно через месяц после запуска ослабнут механизмы, поддерживающие лопасти. Возможно, за это время парусник поднимется на достаточную высоту и останется на своей новой орбите. Но, вероятнее всего, он начнет постепенное снижение и сгорит в слоях земной атмосферы.

 

Земля-Марс

 

Российско-американский проект, финансируемый ThePlanetarySociety, далеко не единственная попытка создания космических кораблей нового типа. 9 августа 2004 года состоялся запуск парусника S-310, разработанного в Научно-исследовательском институте космоса и аэронавтики Японии. На аппарате было установлено два вида парусов: в форме листа клевера и в виде веера. Оба паруса раскрылись, но через шесть минут после запуска аппарат упал в море.

NASA планирует использовать механизм движения космического парусника для запуска первого межпланетного корабля с людьми на Марс уже в 2027 году. В рамках работ по созданию маршрута Земля-Марс в 2010 году агентство намеревается запустить межзвездный космический парусник-зонд. Его размер превысит 400 м, а средняя скорость составит примерно 93 км/сек. Паруснику предстоит преодолеть свыше 37 млрд километров.

По мере отдаления парусника от Солнца действие фотонов на зеркальные лопасти будет ослабевать. Ученые предлагают несколько способов сохранения этого воздействия. Например, смонтировать на орбите лазеры, лучи которых будут аналогично фотонам исполнять роль ветра для космических парусов. Другое предложение состоит в том, чтобы собрать на орбите Солнца специальные зеркала. Они смогут направлять отраженные лучи на парусник и придавать ему дополнительное ускорение за счет солнечного ветра. Система зеркал или линз-концентраторов будет служить своеобразным разгонным блоком космического парусного флота. Несмотря на то, что пока эти технологии неосуществимы, солнечный космический парусник считается учеными реальным предшественником будущих межзвездных кораблей.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
webnewsite.ru / автор статьи
Загрузка ...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: