Нові моделі сонячних вітрил, розроблених в США і готуються до запуску, будуть послідовно зростати в розмірах, щоб зробити реальним прискорення такого апарату до високих швидкостей в прийнятні терміни (ілюстрація Rick Sternbach / Planetary Society).
Подолання міжзоряних відстаней утруднено 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.
LightSail-1 над планетою. Цей мініатюрний супутник повинен бути виведений на орбіту заввишки більше 800 кілометрів. Така пристойна висота обрана, щоб виключити вплив на великий, 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 з 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, який отримав загальне найменування LightSail. покликаний переломити не дуже-то щасливу долю самої ідеї сонячних вітрил, багато років розбурхує уми вчених і інженерів як в США, так і в СРСР (Росії), Європі і Японії. І тому, перш ніж у всіх деталях розповісти про нові апарати, слід зробити екскурс в історію.
Можливі варіанти форми сонячних вітрил. Внизу концепція сонячного парусника NASA (ілюстрації NASA / JPL, NASA / Marshall Space Flight Center).
Надалі «Космічна регата» розробила цілу серію апаратів з космічними рефлекторами (для освітлення міст вночі) і вітрилами (для апробації ідеї подорожей по Сонячній системі) великого діаметра - від 60 і 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 з цього багатого набору побачить світ.
«Прапор-2», «Прапор-2,5» і перспективні проекти консорціуму (фотографії та ілюстрації «Космічна регата»).
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 товариство 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.
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, що підлягає 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 співпрацю з дослідним центром Еймса (Ames Research Center) в частині інженерної проробки нового апарату і сприяння його запуску (носій ще не обраний, але це може бути широкий спектр американських або російських ракет).
Ще новий 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 мети.
Корпус і частково електронну начинку LightSail-1 «сліплять» з трьох наноспутників типу CubeSat. ця американська розробка в різних варіантах виконання вже була перевірена в космосі. Кожен апарат в цій серії був кубик зі сторонами 10 сантиметрів і вагою менше 1 кілограма (фотографії Bjorn Pedersen / NTNU, CalPoly, wikipedia.org).
Скромна значення «середньої щільності апарату» дозволить супутнику отримати в околицях Землі прискорення від сонячного світла, рівне 5,7 • 10 -5 м / с 2. 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 відслідкують без проблем.
Ця місія повинна надати ключову перевірку теорії сонячного вітрила. Спокусливою, треба сказати, теорії: вітрильник 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 вітрильник з відбивачем поперечником в кілометри, підстьобує до того ж із землі потужним променем лазера, міг би 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.
Етапи LightSail-1: стартова конфігурація, розкриття сонячних батарей, розгортання вітрила, фінальний вигляд апарата. У проектуванні і будівництві парусника візьмуть участь кілька компаній з 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 більші вітрила LightSail-2 і -3. Другий парус (квадрат зі стороною близько 8 метрів), по ідеї, повинен продемонструвати можливість покидання таким апаратом пут тяжіння Землі. А третій (його діаметр 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, здатні фіксувати параметри сонячного вітру і попереджуючі землян про великих корональних викидів, здатних привести до магнітних бурь 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 зірки. 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 сонячні бурі. За словами Фрідмана, це не єдина перевага технології. Нарешті, «сонячні вітрила просто виглядають романтично», - каже 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 в кінці 1970-х: Саган (в бежевому піджаці), Мюррей (сидить по праву руку від Сагана), Фрідман (стоїть ліворуч). Четвертий чоловік в кадрі - Гаррі Ешмор (Harry Ashmore), який допомагав трійку учених 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 зі складання «послання інопланетянам» - дисків Voyager Golden Record із записом голосів людей і звуків Землі, фотографій природи, відправлених у Всесвіт на борту зондів «Вояджер».
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 найрозумніших, красивих і перспективних космічних технологій.
У прес-релізі Планетарного суспільства Енн каже: «Карл і я одного разу написали -" Ми занадто довго затрималися на берегах космічного океану. Настав час вирушити до зірок ". Ми святкуємо день народження Карла, оголошуючи про перший рейс флоту, задуманого для виконання цього міфічного імперативу. Я знаю, що це означало б для нього ».