Що означає сонячне вітрило Білла Ная для майбутнього космічних подорожей

Нещодавно LightSail 2, сонячне вітрило, розроблене некомерційною організацією Білла Ная “Планетарне суспільство” на основі краудфандингу, здійснило політ через космос, живлячись виключно сонячним світлом. З технічної точки зору, апарат збільшив найвищу точку своєї орбіти на 2 кілометри (1,2 милі), тим самим продемонструвавши, що сонячний вітрильний спорт можливий.

• Як працює сонячний вітрильник
• Виведення супутників на орбіту
• Відвідування інших планет
• Тераформування Марса
• Відвідування інших сонячних систем
• За межами сонячного вітрильного спорту: Мікрохвильові вітрила
• Наступні кроки для сонячного вітрильного спорту Показати ще 2 елементи

Це видатне досягнення саме по собі, але воно може мати ще глибший вплив на майбутнє космічних подорожей.

Як працює сонячний вітрильник

Сонячний вітрильник працює за допомогою блискучого вітрила, яке відбиває частинки світла, що називаються фотонами. Фотони відбиваються від вітрила і створюють крихітний імпульс, який штовхає судно вперед, подібно до того, як вітер дме у вітрила корабля. Хоча генерований імпульс дуже малий, оскільки в космосі немає опору повітря, цей метод може прискорювати кораблі до потенційно набагато вищих швидкостей, ніж традиційні рушії.

• Космічний телескоп Джеймса Вебба став холодним, але це добре
• Астрономи відкрили екзопланету-близнюка Юпітера
• Зображення Solar Orbiter показує кипляче, розбурхане обличчя Сонця

Виведення супутників на орбіту

Першим застосуванням сонячного вітрильного спорту стане виведення на орбіту невеликих супутників типу CubeSat. Попит на запуски супутників продовжує зростати, особливо в галузі зв’язку, і сонячне вітрило забезпечує ефективний спосіб розміщення цих супутників.

LightSail 2 – це крихітний апарат, розміром з буханку хліба, але схожий на CubeSat розміром 10 х 10 х 10 см. Сонячне вітрило може бути використане для коригування орбіти супутника або для “зависання” його над певною місцевістю. Як правило, супутник тягнеться під дією сили тяжіння Сонця, але сонячне вітрило може забезпечити тягу, щоб компенсувати це, утримуючи супутник в одному місці.

Основна мета місії LightSail полягала в тому, щоб продемонструвати можливість розміщення супутників, заявив керівник програми LightSail і головний науковий співробітник Планетарного товариства Брюс Беттс (Bruce Betts): “Нашим критерієм було продемонструвати кероване сонячне плавання на CubeSat шляхом зміни орбіти космічного апарату, використовуючи тільки світловий тиск Сонця, що ніколи не робилося раніше. Я надзвичайно пишаюся цією командою. Це був довгий шлях, і ми його пройшли”.

Відвідування інших планет

Майбутнє сонячного вітрильного спорту може охоплювати більше

Оскільки сонячне світло сильніше ближче до центру Сонячної системи, сонячний вітрильник був би найбільш ефективним для відвідування внутрішніх планет Марса, Венери і Меркурія. Щоб досягти внутрішніх планет, сонячному вітрильнику знадобляться місяці або навіть роки, але його можна було б використовувати, наприклад, для доставки на Марс припасів для підтримки пілотованих місій. Ракетні запуски надзвичайно дорогі, не кажучи вже про екологічну шкоду, тому сонячні вітрила є альтернативою для майбутніх місій з постачання.

Для запуску корабля на сонячних вітрилах все одно знадобиться ракета, але його потрібно лише вивести на низьку навколоземну орбіту, що вимагає набагато менше палива. Опинившись на орбіті, корабель може розгорнути своє сонячне вітрило і використовувати сонячне світло для руху до місця призначення. У своїй книзі “Космічний вітрильник” співзасновник Всесвітнього космічного фонду Джером Райт підрахував, що використання сонячних вітрил замість ракетних запусків може заощадити понад 10 мільярдів доларів витрат на місії.

Європейське космічне агентство запропонувало використовувати сонячні вітрила для відвідування Меркурія, до якого вкрай складно дістатися за допомогою ракет через його близькість до Сонця. Корабель на сонячних вітрилах міг би не тільки відвідати планету, а й повернути з неї зразки на Землю.

За певного терпіння, ті ж самі принципи можуть бути використані для відвідування зовнішніх планет, таких як Юпітер і Сатурн, що може зайняти два роки або більше. Проблема з цим полягає в тому, що корабель буде рухатись дуже швидко, тому його потрібно буде якось сповільнити, коли він досягне місця призначення.

Тераформування Марса

Аерокосмічний інженер Роберт Зубрін запропонував, що ми могли б ефективно тераформувати Марс, розмістивши стаціонарний супутник над полюсом планети. Супутник міг би відбивати сонячне світло на полярну крижану шапку і тим самим прогрівати атмосферу планети, роблячи її більш гостинною для людей.

Для цього супутник повинен залишатися в одній точці, що неможливо при використанні геосинхронної орбіти. Однак сонячні вітрила дозволять супутнику стати “статуєю”, яка зависає на місці так само, як CubeSat міг би зависати над Землею.

Відвідування інших сонячних систем

Можливо, навіть вдасться використати цю технологію для відвідування інших зірок. Щоб досягти цього в розумні терміни, нам потрібно буде знайти спосіб підвищити потужність вітрил до досить високого рівня, щоб корабель міг рухатись набагато швидше, ніж це можливо зараз.

Тут ми переходимо на територію наукової фантастики. Фізик і письменник-фантаст Роберт Форвард запропонував, що одним із способів зробити це було б встановити високоенергетичні лазери, що живляться сонячним світлом, які обертаються навколо Сонця. Ці лазери можна було б направити на корабель на сонячних вітрилах, і оскільки лазери мають високу енергію, вони б розганяли корабель до високих швидкостей і виводили його за межі Сонячної системи.

Проблема з цим методом, знову ж таки, полягає в тому, як сповільнити корабель, коли він досягне місця призначення. Форвард запропонував систему подвійного вітрила, в якій частина вітрила відрізається, коли він наближається до своєї мети, відбиваючи промені назад на основну частину t

За межами сонячного вітрильного спорту: Мікрохвильові вітрила

Такі зонди все одно займуть десятиліття, щоб досягти інших зірок, але вони будуть відносно дешевими у виробництві і запуску. Сотні або навіть тисячі таких зондів можна було б відправити для дослідження віддалених частин галактики, збираючи інформацію під час подорожі.

Наступні кроки для сонячного плавання

Повертаючись до реальності, наступним проектом, який продемонструє використання сонячних вітрил, буде розвідник навколоземних астероїдів NASA – CubeSat, що працює на сонячних вітрилах. Розвідувальна місія без екіпажу буде спрямована на ще не обраний астероїд в нашій Сонячній системі і може бути запущена вже в наступному році.

Рекомендації редакції

Космічний телескоп Джеймса Вебба повністю вирівняний і робить чіткі знімки

• Інструмент MIRI космічного телескопа Джеймса Вебба зіткнувся з найскладнішим випробуванням
• Три з чотирьох інструментів Джеймса Вебба вже вирівняні
• Інструмент MIRI Джеймса Вебба має як нагрівач, так і охолоджувач
• NASA досліджуватиме все небо за допомогою обсерваторії SPHEREx

Source: digitaltrends.com