До Марса за 26 дней: ученые придумали, как сократить время межпланетных полетов
На традиционных космических кораблях путь к Марсу займет в лучшем случае 7-9 месяцев, а к границам гелиосферы — десятки лет. Но авторы исследования, которое было опубликовано в журнале Acta Astronautica, настаивают на том, что человечество может сократить время космических путешествий в несколько раз, реализовав на практике идею солнечного паруса.
Технология солнечного паруса была предложена еще в ХХ веке, вскоре после того, как русский физик Павел Лебедев открыл эффект давления света. Несмотря на очевидные плюсы — например, отсутствие необходимости в топливе — большие, тонкие, легкие и прочные солнечные паруса долго оставались нереализуемой фантазией. Но, как считают ученые и инженеры, сейчас, наконец, настало время для воплощения этой задумки в жизнь.
«Солнечный парус обладает потенциалом для быстрой доставки небольших полезных грузов (до килограмма) по всей Солнечной системе. По сравнению с обычным химическим двигателем, который может выводить сотни тонн полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту и доставлять значительную ее часть на Луну, Марс и так далее, это звучит смехотворно мало. Но ключевая ценность технологии солнечных парусов — скорость», — подчеркнул доктор Рене Хеллер из Института Макса Планка по исследованию Солнечной системы.
В качестве материала для паруса был предложен аэрографит. «Благодаря своей низкой плотности в 0,18 килограмма на кубический метр он превосходит все обычные материалы для солнечных парусов. По сравнению с майларом, например, плотность на четыре порядка меньше. В итоге результирующая сила тяги будет намного выше», — объяснил ведущий автор исследования Джулиус Карлапп из Дрезденского технического университета.
Ускорение корабля с солнечным парусом поблизости от звезды происходит медленно, но поступательно. А учитывая отсутствие сопротивления в вакууме, становится возможным достичь даже релятивистских скоростей — то есть сопоставимых со световой. В рамках исследования инженеры смоделировали, как быстро солнечный парус, изготовленный из аэрографита, массой до 1 килограмма и площадью 10 000 квадратных метров, может достичь Марса и выйти за границы Солнечной системы.
Симуляция показала, что килограммовый зонд с заданными характеристиками паруса может достичь Марса всего за 26 дней. При этом максимальную скорость парус развивает примерно за 300 дней, что позволит ему достичь гелиопаузы (места, где давление солнечного ветра и космического излучения уравновешивается) всего за четыре с небольшим года, а не за полвека, которые потребовались «Вояджерам» и «Пионерам».
Главной проблемой таких парусов, как замечают авторы, является уже не их создание (технологии это позволяют), а торможение по прибытии в пункт назначения. Пока что для этого предлагается использовать гравитационный захват или традиционные двигатели (как вариант — атомные). В любом случае последние научные прорывы позволяют надеяться, что и эта проблема будет решена.
Пока что первым кораблем с солнечными парусами имеет шансы стать аппарат НАСА Solar Cruiser, запуск которого в настоящее время запланирован на февраль 2025 года.
Самое популярное
