Солнечные паруса могут направлять межпланетные путешествия

В 1982 году «Вояджер-2» пролетел мимо Урана ближе, чем любой другой космический корабль с тех пор, и теперь — через 46 лет после запуска — проходит через созвездие Павлина, примерно в 179 световых годах от Земли.

В последние годы было мало сопоставимых спутниковых миссий. Стоимость является основным препятствием, но и сроки также являются весомым фактором. На просчет конструкции для таких дальних путешествий уходят годы, а на планирование и постройку космического корабля уйдет около 10 лет. Учитывая время, которое потребуется спутнику для достижения отдаленных целей, это означает, что наш следующий взгляд на звезды, скорее всего, не произойдет в ближайшее время.

Группа ученых во главе со Славой Турышевым из Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института, которая запустила спутники «Вояджер» еще в 1977 году, стремится вернуть космические исследования в нужное русло. Команда предлагает новое средство передвижения, которое могло бы доставить нас к звездам быстрее и дешевле.

В статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv, Турышев и более двух десятков коллег-исследователей из США и Европы предложили объединить миниатюрные спутниковые устройства с процессом солнечной энергии, что позволило бы создать быстрый, недорогой и легкий способ передвижения.

Полеты в космосе с использованием солнечного паруса - это процесс, при котором давление, создаваемое солнечным излучением, используется для движения. Последние инновации в этой технологии были продемонстрированы в ходе успешной краудфандинговой миссии 2019 года, проведенной в рамках проекта LightSail-2 Планетарного общества.

Исследователи объясняют: «Солнечные паруса получают тягу за счет использования легких материалов с высокой отражающей способностью, отражающих солнечный свет, для приведения в движение космического корабля в космосе. Непрерывное давление фотонов Солнца обеспечивает тягу, устраняя необходимость в тяжелом одноразовом топливе, используемом обычными бортовыми химическими и электрическими двигательными установками, которые ограничивают продолжительность миссии и места пассажиров».

Они говорят, что паруса намного дешевле, чем тяжелое оборудование, используемое в настоящее время для движения, и что вездесущее постоянное давление солнечных фотонов от Солнца делает тягу доступной для широкого спектра транспортных маневров, таких как зависание или быстрая смена плоскости орбиты.

Солнечные паруса и миниатюризация «продвинулись за последнее десятилетие до такой степени, что могут позволить вдохновляющим и доступным миссиям достигать дальше и быстрее, вглубь внешних регионов Солнечной системы», — говорится в отчете.

Исследователи называют слияние этих двух технологий концепцией Sundiver.

«Быстрые, экономичные и маневренные парусные суда, которые могут путешествовать за пределами плоскости эклиптики, открывают новые возможности для доступного исследования Солнечной системы с большими перспективами для гелиофизики, планетологии и астрофизики», говорится в отчете.

Благодаря повышенной маневренности космический корабль может легко доставлять небольшие полезные нагрузки в несколько пунктов назначения, если это необходимо, и стыковаться с соответствующими модульными кораблями. Исследователи добавляют, что опора на Солнце и миниатюризация носителя, не требующая специальной стартовой площадки, окажутся значительными средствами экономии финансов: «Существенной причиной высоких затрат является наша текущая зависимость от медленных и дорогих химических двигателей, работающих на пределе своих возможностей, что фактически делает нынешнюю парадигму исследования Солнечной системы неустойчивой. Нужен новый подход».