Подолання міжзоряних відстаней ускладнено необхідністю нести велику кількість робочого тіла. Навіть вояжі до Плутона поки ще занадто тривалі. Дієвий спосіб уникнути тиранії пального - сонячне вітрило. Про це не раз говорив відомий астроном і популяризатор науки Карл Саган. На жаль, він не дожив до моменту, коли інженери впритул підійшли до реалізації його мрії.

9 листопада 2009 відзначалося 75 років від дня народження всесвітньо відомого астронома і популяризатора науки Карла Сагана (Carl Sagan), померлого в 1996 -м. На урочистій церемонії у Вашингтоні, що проходила в одному з будинків Сенату (Hart Senate Office Building), давній друг і соратник Сагана Луї Фрідман (Louis Friedman), директор Планетарного товариства (Planetary Society), зробив офіційне оголошення про новий проект своєї організації: найближчим часом вона має намір запустити в космос три сонячних парусника.

Перший в цій серії апарат - LightSail-1 - повинен стартувати в кінці 2010 року. Мета його польоту: перша в світі практична демонстрація можливості зміни швидкості космічного апарату і параметрів його орбіти під дією сонячного випромінювання на великій вітрило.


LightSail-1 над планетою. Цей мініатюрний супутник повинен бути виведений на орбіту висотою понад 800 кілометрів. Така пристойна висота обрана, щоб виключити вплив на крупний, тонкий, але при цьому дуже легкий вітрило залишків атмосфери Землі - зміни в швидкості апарату повинні будуть відбуватися саме під впливом сонячного світла (ілюстрація Rick Sternbach/Planetary Society).

Це яскраве починання покликане втілити мрію Сагана, що був одним із трьох засновників Планетарного суспільства. Двоє інших - сам Фрідман, космічний інженер, і Брюс Мюррей (Bruce C. Murray), планетолог, який під час створення товариства, в 1980 році, був главою знаменитої Лабораторії реактивного руху (JPL).

Новий проект Planetary Society, що отримав загальне найменування LightSail, покликаний переломити не дуже-то щасливу долю самої ідеї сонячних вітрил, багато років будоражащей розуми вчених та інженерів як в США, так і в СРСР (Росії), Європі і Японії. І тому, перш ніж у всіх деталях розповісти про нових апаратах, слід зробити екскурс в історію.

Літопис практичного втілення сонячних вітрил слід вести, мабуть, з російського експерименту "Знамя-2", успішно здійсненого в рамках програми " Знамя "(Znamya). Тоді, в 1993 році, на борту корабля "Прогрес М-15", що завершив своє перебування на станції "Мир" і віддалився на невелику відстань від станції, була розгорнута 20-метрова тонкоплівкова конструкція.

Правда, призначалася вона не для "активного плавання під вітрилами", а для перевірки ідеї освітлення нічного боку Землі орбітальним дзеркалом. Але ж космічне дзеркало і космічний вітрило - по суті дві сторони однієї і тієї ж ідеї, і конструктивно такі апарати схожі. Завдання було виконано: п'ятикілометровий сонячний зайчик, що давав освітленість на рівні повного Місяця, пробіг по Європі. Цей експеримент, зауважимо, проходив під егідою консорціуму "Космічна регата", організації, заснованої в 1990 році низкою вітчизняних космічних підприємств, серед яких - РКК "Енергія".


Можливі варіанти форми сонячних вітрил. Внизу концепція сонячного парусника NASA (ілюстрації NASA/JPL, NASA/Marshall Space Flight Center).

Наступний досвід з розгортанням ультратонкої відбиває плівки в космосі провели ті ж учасники в 1999 році: 25-метрове дзеркало-вітрило "Знамя-2, 5" було розкрито за колишньою схемою - незабаром після відчалювання вантажівки "Прогрес М-40" від станції "Мир". На жаль, експеримент вдався лише частково - після розгортання полотнища воно зачепилося за антену корабля і тому не змогло прийняти потрібну конфігурацію.

Надалі "Космічна регата" розробила цілу серію апаратів з космічними рефлекторами (для освітлення міст вночі) і вітрилами (для апробації ідеї подорожей по Сонячній системі) великого діаметру - від 60 да 200 метрів - в рамках своєї програми "Сонячні вітрила і рефлектори", але з фінансових причин вони не були реалізовані, хоча є шанс, що в наступні роки щось із цього багатого набору побачить світ.


" Знамя-2 "," Прапор-2, 5 "і перспективні проекти консорціуму (фотографії та ілюстрації" Космічна регата ").

У 2004 році "прапор боротьби за мрію" підхопила Японія - вона успішно розгорнула в космосі два перших у світі сонячних вітрила. Чому ми називаємо їх "першими"? Просто цього разу вся конструкція спочатку була розрахована саме на роботу в ролі вітрила. Правда, тест був короткочасним, тому можна сказати, що дані плівки не встигли показати себе у роботі, тобто придбати реально вимірне прискорення.

Першу спробу вивести на орбіту сонячне вітрило, який дійсно довгий час дрейфував би в променях денного світила, розпочало Планетарне суспільство в 2005 році. На жаль, його апарат "Космос-1" (Cosmos 1), побудований за замовленням американців в НВО імені Лавочкіна, було втрачено відразу після старту. Через якихось неопізнаних радіосигналів з'явилася надія, що вітрильник таки живий, але пізніше з'ясувалося - сигнали не мали відношення до даного супутнику. Той, швидше за все, відразу впав у океан, як і його однойменний попередник - робочий прототип "Космосу-1", який безуспішно спробували запустити по високій суборбітальній траєкторії в 2001-му.


Так мав виглядати Cosmos 1 на орбіті (ілюстрація з сайту wikipedia.org).

Пізніше в США та інших країнах з'являлися різні проекти сонячних вітрил, але з різних причин вони не були реалізовані. Саме ж Планетарне суспільство повело розробку спадкоємця свого "першого космосу" - вітрила під назвою Cosmos 2, але про його передбачуваний запуск поки нічого не можна сказати точно.

Зате нині більш масштабний проект цієї ж організації - серія з трьох апаратів LightSail - отримав спонсорську допомогу від мецената, який побажав залишитися невідомим. Внесок у розмірі $ 1 мільйона (плюс допомога з інших джерел) дозволив розпочати практичну роботу над красивим задумом.

NanoSail-D був втрачений при невдалому запуску ракети Falcon 1 в серпні 2008 року. Частково цей вітрильник послужив прообразом при розробці LightSail-1 (фото NASA/MSFC/D. Higginbotham). ' width=478 height=308>

Невеликий (9,3 квадратних метра) сонячне вітрило NASA NanoSail-D був втрачений при невдалому запуску ракети Falcon 1 в серпні 2008 року . Частково цей вітрильник послужив прообразом при розробці LightSail-1 (фото NASA/MSFC/D. Higginbotham).

Отже, сонячний вітрильник LightSail- 1. У своїй конструкції він відштовхується від давнього проекту NASA Nanosail. Це була ідея розгортання "вітрила" на відпрацьованим свій вік супутнику, підметі відома з орбіти.

У тому задумі тонка плівка працювала б не як сонячне вітрило, а як аеродинамічний гальмо великої площі. Однак і розганятися під дією світла вона теж могла б - відповідними були розміри полотнища і початкові параметри орбіти.

Планетарне суспільство, як повідомляє Фрідман, уклало угоду про співробітництво з дослідницьким центром Еймса (Ames Research Center) в частині інженерної проробки нового апарату та сприяння його запуску (носій ще не вибрано, але це може бути широкий спектр американських або російських ракет).

Відмінна риса нового парусника - помірна площа при дуже малій вазі всієї системи. Весь супутник (включаючи вітрило, корпус апарату, всю електроніку з системами управління орієнтацією, апаратурою зв'язку і так далі) повинен важити менше 4,5 кілограма. Так що LightSail-1 може бути запущений за скромні кошти як супутня навантаження в рамках якої-небудь іншої місії.

CubeSat: ця американська розробка в різних варіантах виконання вже була перевірена в космосі. Кожен апарат в цій серії являв собою кубик із сторонами 10 сантиметрів і вагою менше 1 кілограма (фотографії Bjorn Pedersen/NTNU, CalPoly, wikipedia.org). ' width=478 height=527>

Корпус і почасти електронну начинку LightSail-1 "сліплять" з трьох наносупутників типу CubeSat: ця американська розробка в різних варіантах виконання вже була перевірена в космосі. Кожен апарат в цій серії являв собою кубик із сторонами 10 сантиметрів і вагою менше 1 кілограма (фотографії Bjorn Pedersen/NTNU, CalPoly, wikipedia.org).

Парус нового апарату являє собою чотири трикутники, після розгортання складових квадрат зі сторонами трохи більше 5,5 метра (всього 32 кв. м). Середнє відношення ваги корабля до площі складе таким чином близько 140 грамів на квадратний метр. Спасибі матеріалу вітрила - покритою алюмінієм майларовой плівці товщиною всього 4,6 мікрометра.

Скромна значення "середньої щільності апарату" дозволить супутнику отримати в околицях Землі прискорення від сонячного світла, рівне 5,7 ? 10-5м/с2. А така зміна в бігу можна буде виміряти як за допомогою приладів на самому вітрильнику (в їх числі - навігатор GPS), так і за допомогою наземних спостережень. Із Землі парус буде виглядати яскравою зірочкою, а вже в телескоп його відстежать без проблем.

Ця місія повинна надати ключову перевірку теорії сонячного вітрила. Спокусливої, треба сказати, теорії: парусник більшого розміру, що володіє набором легкої наукової апаратури, міг би тільки за рахунок світла сонця розігнатися так, що досяг би зовнішніх околиць Сонячної системи всього за п'ять років. І при цьому він не витратив би ні грама палива. Саме ця перевага сонячного вітрила перед ракетним принципом руху робить його привабливим кандидатом на привід міжзоряного місії.

Так, за деякими оцінками, порівняно легкий парусник з відбивачем поперечником в кілометри, підстьобує до того ж із Землі потужним променем лазера, міг б досягти найближчої зірки всього за сто років - термін, практично нереальний для інших більш-менш реалізованих сучасними засобами технологій. На борту такого апарату буде тільки електроніка і, за пропозиціями деяких учених, зразки ДНК людей. І все ж такий політ здійснимо. Якщо не в найближчі роки, то протягом кількох десятиліть.

Інституту космічних досліджень РАН (ілюстрації Planetary Society). ' width=478 height=734>

Етапи LightSail-1: стартова конфігурація, розкриття сонячних батарей, розгортання вітрила, фінальний вигляд апарата. У проектуванні і споруді парусника візьмуть участь кілька компаній із США, вчені з ряду американських університетів і кілька фахівців з Інституту космічних досліджень РАН (ілюстрації Planetary Society).

Ну а в наші дні за LightSail-1 підуть більш великі вітрила LightSail-2 і -3. Другий вітрило (квадрат зі стороною близько 8 метрів), по ідеї, повинен продемонструвати можливість покидання таким апаратом пут тяжіння Землі. А третій (його поперечник складе приблизно 18 метрів) планується вивести в точку Лагранжа L1, де він буде виконувати наукову місію - займеться моніторингом Сонця.

На борту LightSail-3 розмістяться датчики, що фіксують параметри сонячного вітру і попереджуючі землян про великих корональних викидах, здатних привести до магнітних бур над нашою планетою.

Далі ініціатори проекту спробують показати унікальну здатність сонячного парусника - зависнути нерухомо (по відношенню до лінії Сонце-Земля) не в точці Лагранжа, а в нерівноважної точці, набагато ближче до нашої рідної зірці. Жоден апарат традиційного типу на таке не здатний: це може забезпечити тільки слабке, але постійне зусилля, що розвивається вітрилом. А ближче до Сонця означає і більш раннє попередження про сонячних бурях. За словами Фрідмана, це не єдина перевага технології. Нарешті, "сонячні вітрила просто виглядають романтично", - говорить Луї.

Додамо, що політ першого парусника в новій серії буде не дуже тривалий, але ось місія LightSail-2 розрахована на місяці, а LightSail-3 - на роки.


Засновники Планетарного суспільства наприкінці 1970-х: Саган (в бежевому піджаці), Мюррей (сидить по праву руку від Сагана), Фрідман (стоїть зліва). Четверта людина в кадрі - Гаррі Ешмор (Harry Ashmore), що допомагав трійці вчених в організації суспільства (фото NASA/JPL).

Треба відзначити , що проект LightSail реалізується за активної підтримки компанії Cosmos Studios, очолюваної Енн Дрюян (Ann Druyan).

Енн - цікава особистість. Спільно з Саганом вона була керівником проекту NASA по складанню "послання інопланетянам" - дисків Voyager Golden Record із записом голосів людей і звуків Землі, фотографій природи, відправлених у Всесвіт на борту зондів "Вояджер".

Вона була одним з авторів сценарію і продюсером фільму "Контакт" (Contact). Дрюян відома як автор ряду романів, книг і телевізійних проектів (в їх числі і популяризують науку). Нарешті, як вдова Карла Сагана вона є засновником і головою фонду його імені, що фінансує ряд досліджень в області науки і охорони здоров'я.

Спроба запуску "Космосу-1" була однією з спільних робіт Cosmos Studios і Planetary Society. LightSail - логічне продовження цієї співпраці. За визначенням Дрюян, втілення сонячного парусника стало б справжнім "Тадж-Махалом" для Сагана: мовляв, Карл дуже любив цю ідею і вважав її однією з найбільш розумних, красивих і перспективних космічних технологій.

У прес-релізі Планетарного суспільства Енн говорить: "Карл і я одного разу написали -" Ми занадто довго затрималися на берегах космічного океану. Прийшов час відправитися до зірок ". Ми святкуємо день народження Карла, оголошуючи про першому рейсі флоту, задуманого для виконання цього міфічного імперативу. Я знаю, що це означало б для нього".
Стаття про науки і технікіполучена: Membrana.ru

Детальніше »