Как это работает

В отличие от традиционных ракетных двигателей, возлагаемых на сжигание химического топлива для создания тяги, солнечные паруса используют давление фотонов от Солнца для продвижения космического аппарата вперед. Чем больше площадь поверхности паруса, тем быстрее может двигаться космический аппарат.

Читайте на сайте На спутнике Юпитера подтвердили важный биомаркер и даже нашли его источник.

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Acta Astronautica, исследует возможность использования аэрографитовых солнечных парусов для межпланетных и межзвездных путешествий, подчеркивая их потенциал для сокращения полета и потребления топлива.

Рене Геллер, астрофизик из Института Макса Планка в Германии, объясняет:

Солнечный парус как движущая система способен быстро доставлять небольшие грузы (меньше килограмма) в пределах Солнечной системы. По сравнению с традиционными химическими двигателями, которые могут вывести на низкую околоземную орбиту сотни тонн груза и доставить его на Луну, Марс и другие планеты, такая масса выглядит смешно незначительной. Но главное преимущество технологии солнечных парусов – это быстрота.

Исследовательская группа под руководством Хеллера и его коллег провела компьютерное моделирование, чтобы определить скорость космического аппарата весом до 1 килограмма, оснащенного солнечным парусом, изготовленным из аэрографита.

Парус имеет массу 720 граммов и огромную площадь поверхности 10 000 квадратных метров. Моделирование рассматривало две траектории парусника: одна предназначена для Марса, а другая простирается до гелиопаузы, внешней границы нашей Солнечной системы.

Лететь на Марс будет быстрее

Для траектории на Марс исследователи обнаружили, что эффективнее всего сначала разместить солнечный парус на полярной орбите вокруг Земли, а затем развернуть парус во время противостояния Марсу. Эта стратегия минимизирует время полета. По второй траектории парусник транспортировался бы обычной ракетой на расстояние примерно 0,6 астрономических единиц от Солнца, где он развертывал бы парус для путешествия в Марс или дальше.

Аэрографит с его отличными характеристиками играет решающую роль в этом проекте. Эта синтетическая пена имеет невероятно низкую плотность – 0,18 кг/м3, что значительно превосходит другие материалы, используемые в фотонных парусах, такие как майлар. Учитывая, что сила тяги прямо пропорциональна массе паруса, использование аэрографита значительно увеличивает скорость космического аппарата.

Потенциальные последствия этой инновации потрясающие. Путешествие от Земли до Марса займет всего 26 или 126 дней в зависимости от выбранной траектории. Последняя траектория включает в себя 103 дня для позиционирования парусника на расстоянии 0,6 астрономических единиц от Земли. В отличие от этого, традиционные миссии на Марс обычно продолжаются от 7 до 9 месяцев, а запуски приурочены к конкретным, ограниченным окнам каждые два года. Космические аппараты "Вояджер-1" и "Вояджер-2", достигшие края Солнечной системы, потратили на это 35 и 41 год соответственно.

Но есть одно "но"

Одна существенная проблема остается нерешенной: торможение, когда парусник приближается к месту назначения. Исследователи признают, что эта фаза полета требует дальнейшего усовершенствования.

Смотрите также Капсула OSIRIS-REx с образцами астероида Бенну успешно села на Землю после семи лет в космосе

Потенциальное применение технологии парусника на солнечных батареях знаменует значительный шаг к более быстрым и эффективным космическим путешествиям, что потенциально может изменить наш подход к исследованию межпланетных пространств. Хотя вызовы остаются, перспектива достижения Марса всего за 26 дней является свидетельством человеческой изобретательности и неустанного стремления к инновациям в космической науке и технологиях.