Солнечный парус засияет звездой в память об астрономе
Преодоление межзвёздных расстояний затруднено необходимостью нести большое количество рабочего тела. Даже вояжи к Плутону пока ещё слишком длительны. Действенный способ избежать тирании горючего — солнечный парус. Об этом не раз говорил известный астроном и популяризатор науки Карл Саган. Увы, он не дожил до момента, когда инженеры вплотную подошли к реализации его мечты.
9 ноября 2009 года отмечалось 75 лет со дня рождения всемирно известного астронома и популяризатора науки Карла Сагана (
Первый в этой серии аппарат —
Это яркое начинание призвано воплотить мечту Сагана, являвшегося одним из трёх основателей Планетарного общества. Двое других — сам Фридман, космический инженер, и Брюс Мюррей (
Новый проект Planetary Society, получивший общее наименование
Летопись практического воплощения солнечных парусов следует вести, пожалуй, с российского эксперимента "Знамя-2", успешно осуществлённого в рамках программы "Знамя" (
Правда, предназначалась она не для "активного плавания под парусами", а для проверки идеи освещения ночной стороны Земли орбитальным зеркалом. Но ведь космическое зеркало и космический парус — по сути две стороны одной и той же идеи, и конструктивно такие аппараты схожи. Задача была выполнена: пятикилометровый солнечный зайчик, дававший освещённость на уровне полной Луны, пробежал по Европе. Этот эксперимент, заметим, проходил под эгидой консорциума
Следующий опыт с развёртыванием ультратонкой отражающей плёнки в космосе провели те же участники в 1999 году: 25-метровое зеркало-парус "Знамя-2,5" было раскрыто по прежней схеме — вскоре после отчаливания грузовика "Прогресс М-40" от станции "Мир". Увы, эксперимент удался лишь частично — после развёртывания полотнища оно зацепилось за антенну корабля и потому не смогло принять нужную конфигурацию.
В дальнейшем "Космическая регата" разработала целую серию аппаратов с космическими рефлекторами (для освещения городов ночью) и парусами (для апробации идеи путешествий по Солнечной системе) большого диаметра — от 60 да 200 метров — в рамках своей программы
В 2004 году "знамя борьбы за мечту" подхватила Япония — она успешно развернула в космосе два первых в мире солнечных паруса. Почему мы называем их "первыми"? Просто на этот раз вся конструкция изначально была рассчитана именно на работу в роли паруса. Правда, тест был кратковременным, поэтому можно сказать, что данные плёнки не успели показать себя в работе, то есть приобрести реально измеримое ускорение.
Первую попытку вывести на орбиту солнечный парус, который действительно долгое время дрейфовал бы в лучах дневного светила, предприняло Планетарное общество в 2005 году. Увы, его аппарат "Космос-1" (
Позже в США и других странах появлялись разные проекты солнечных парусов, но по разным причинам они не были реализованы. Само же Планетарное общество повело разработку наследника своего "первого космоса" — паруса под названием
Зато ныне более масштабный проект этой же организации — серия из трёх аппаратов LightSail — получил спонсорскую помощь от мецената, пожелавшего остаться неизвестным. Взнос в размере $1 миллиона (плюс помощь из других источников) позволил начать практическую работу над красивым замыслом.
Итак, солнечный парусник LightSail-1. В своей конструкции он отталкивается от давнего проекта NASA Nanosail. Это была идея развёртывания "паруса" на отработавшим свой век спутнике, подлежащем сведению с орбиты. В том замысле тонкая плёнка работала бы не как солнечный парус, а как аэродинамический тормоз большой площади. Однако и разгоняться под действием света она тоже могла бы — подходящими были размеры полотнища и начальные параметры орбиты.
Планетарное общество, как
Отличительная черта нового парусника — умеренная площадь при очень малом весе всей системы. Весь спутник (включая парус, корпус аппарата, всю электронику с системами управления ориентацией, аппаратурой связи и так далее) должен весить менее 4,5 килограмма. Так что LightSail-1 может быть запущен за скромные средства как сопутствующая нагрузка в рамках какой-нибудь другой миссии.
Парус нового аппарата представляет собой четыре треугольника, после развёртывания составляющих квадрат со сторонами чуть больше 5,5 метра (всего 32 кв. м). Среднее отношение веса корабля к площади составит таким образом порядка 140 граммов на квадратный метр. Спасибо материалу паруса — покрытой алюминием майларовой плёнке толщиной всего 4,6 микрометра.
Скромное значение "средней плотности аппарата" позволит спутнику получить в окрестностях Земли ускорение от солнечного света, равное 5,7•10-5 м/с2. А такое изменение в беге можно будет измерить как при помощи приборов на самом паруснике (в их числе — навигатор GPS), так и посредством наземных наблюдений. С Земли парус будет выглядеть яркой звёздочкой, а уж в телескоп его отследят без проблем.
Эта миссия должна предоставить ключевую проверку теории солнечного паруса. Соблазнительной, надо сказать, теории: парусник большего размера, обладающий набором лёгкой научной аппаратуры, мог бы только за счёт света солнца разогнаться так, что достиг бы внешних окраин Солнечной системы всего за пять лет. И при этом он не израсходовал бы ни грамма топлива. Именно это преимущество солнечного паруса перед ракетным принципом движения делает его заманчивым кандидатом на привод межзвёздной миссии.
Да, по некоторым оценкам, сравнительно лёгкий парусник с отражателем поперечником в километры, подстёгиваемый к тому же с Земли мощным лучом лазера, мог бы достичь ближайшей звезды всего за сто лет — срок, практически нереальный для других более-менее реализуемых современными средствами технологий. На борту такого аппарата будет только электроника и, по предложениям некоторых учёных, образцы ДНК людей. И всё же такой полёт осуществим. Если не в ближайшие годы, то в течение нескольких десятилетий.
Ну а в наши дни за LightSail-1 последуют более крупные паруса LightSail-2 и -3. Второй парус (квадрат со стороной порядка 8 метров), по идее, должен продемонстрировать возможность покидания таким аппаратом пут притяжения Земли. А третий (его поперечник составит примерно 18 метров) планируется вывести в
На борту LightSail-3 разместятся датчики, фиксирующие параметры солнечного ветра и предупреждающие землян о крупных корональных выбросах, способных привести к магнитным бурям над нашей планетой.
Далее инициаторы проекта попробуют показать уникальную способность солнечного парусника — зависнуть неподвижно (по отношению к линии Солнце-Земля) не в точке Лагранжа, а в неравновесной точке, намного ближе к нашей родной звезде. Ни один аппарат традиционного типа на такое не способен: это может обеспечить только слабое, но постоянное усилие, развиваемое парусом. А ближе к Солнцу означает и более раннее предупреждение о солнечных бурях. По словам Фридмана, это не единственное преимущество технологии. Наконец, "солнечные паруса просто выглядят романтично", — говорит Луи.
Добавим, что полёт первого парусника в новой серии будет не слишком продолжителен, но вот миссия LightSail-2 рассчитана на месяцы, а LightSail-3 — на годы.
Надо отметить, что проект LightSail реализуется при активной поддержке компании
Энн — интересная личность. Совместно с Саганом она была руководителем проекта NASA по составлению "послания инопланетянам" — дисков
Она являлась одним из авторов сценария и продюсером фильма "Контакт" (
Попытка запуска "Космоса-1" была одной из совместных работ Cosmos Studios и Planetary Society. LightSail — логичное продолжение этого сотрудничества. По определению Дрюян, воплощение солнечного парусника стало бы настоящим "Тадж-Махалом" для Сагана: мол, Карл очень любил эту идею и считал её одной из самых разумных, красивых и перспективных космических технологий.
В