Наэфирных парусах: космический парусник

В первый раз солнечный парусник показался на страницах фантастического романа Жоржа ле Фора и Анри де Граффиньи «Неординарные приключения русского ученого» (1888−1896), еще перед тем как Петр Николаевич Лебедев доказал действительность предсказанного Максвеллом светового давления. Идею солнечной яхты подхватил русский фантаст Борис Красногорский. За книгой «По волнам эфира» (1913) последовали написанные в соавторстве с историком астрономии Даниилом Святским «Острова эфирного океана» (1914).

В середине 1920-х солнечные паруса пропагандировали Фридрих и Циолковский Цандер.

В первой половине 50-ых годов XX века американский инженер Карл Уайли напечатал в литературном издании Astounding Science Fiction статью «Космические клипперы», где в полной мере без шуток обсуждалась возможность межпланетных путешествий на солнечной тяге. Семь лет спустя физик из корпорации IBM Ричард Гарвин и сотрудник Лос-Аламосской национальной лаборатории Тед Коттер опубликовали первые технические работы, посвященные солнечным парусам (кстати, как раз Гарвин ввел в обращение термин solar sailing). В 1960-х на космических парусниках путешествовали действующие лица таких видных писателей-фантастов, как Кордвейнер Смит, Пьер Буль, Артур Кларк.

В последние десятилетия солнечные паруса из прекрасной, но чисто теоретической идеи стали превращаться в действительность. До тех пор пока речь заходит о достаточно скромных опытах с разворачиванием солнечного паруса на околоземной орбите (поддержание и разворачивание паруса его в развернутом состоянии — одни из главных неприятностей концепции).

Первый из таких опытов был совершён в первой половине 90-ых годов двадцатого века, в то время, когда на русском грузовом корабле «Прогресс М-15» было удачно развернуто двухметровое тонкопленочное зеркало. В 2001 году спутник Cosmos-1, запущенный на средства Американского планетарного общества, должен был в первый раз сманеврировать на орбите посредством 15-метрового паруса из металлизированного майлара. К сожалению, этому помешал сбой в работе одной из ступеней ракеты-носителя «Волна», так что спутник так и не достиг орбиты.

В 2004 году к изучениям подключилась Япония: на протяжении суборбитального полета ракеты S-310 были опробованы две разные конструкции солнечного паруса. Но, не обращая внимания на эти удачи, от опытов до полноразмерных парусных космических судов еще весьма, весьма на большом растоянии.

В то время, когда говорят о космическом солнечном парусе, в большинстве случаев имеют в виду легкое зеркало, которое отражает световые лучи, тем самым ускоряя аппарат-носитель. Оно возможно твёрдым и эластичным, стационарным и съемным. Но солнечным парусом возможно назвать кроме этого устройство, отбрасывающее не свет, а солнечный ветер — поток стремительных заряженных частиц (по большей части протонов, ионов гелия и электронов), покинувших солнечную воздух.

Эта возможность в первый раз обсуждалась 400 лет назад в письме Кеплера к Галилею. Кеплер обратил внимание на то, что хвосты комет неизменно направлены в сторону от Солнца. Он выдвинул предположение, что их сносит «космический бриз», и предсказал появление небесных судов, оснащенных парусами, надуваемыми этим ветром.

В 2004 году сотрудник Финского метеорологического университета Пекка Янхунен выдвинул концепцию электрического паруса. Частицы солнечной плазмы отклоняются проводящей сетью площадью в пара сотен километров, на которую от корабельных генераторов подается хороший потенциал.

Такая сеть начнёт отражать массивные частицы солнечного ветра, другими словами ионы и протоны, каковые также несут хороший заряд (наряду с этим придется каким-то образом отбрасывать солнечные электроны, в противном случае они нейтрализуют электрическое поле паруса). Для обеспечения оптимальной тяги экипаж корабля будет отслеживать плотность и скорость солнечного ветра и регулировать напряжение, подаваемое на сетку-парус. Согласно точки зрения Янхунена, такие паруса смогут разогнать космический корабль до скорости порядка 100 км/с.

Магнитный парус

На уровне технических ответов эти идеи начали фигурировать приблизительно с конца 1980-х годов (а позднее им дал дань и американский писатель-фантаст Майкл Флинн). К настоящему моменту предложены два вероятных варианта движителей на солнечном ветре — магнитный и электрический

Одна из предположений магнитного устройства, MagSail, представляет собой громадное кольцо из сверхпроводящего материала. Оно отклоняет своим магнитным полем частицы солнечного ветра и снабжает кораблю реактивную тягу. На уровне орбиты Земли сверхпроводящий обруч 50-км диаметра сможет создавать упрочнение порядка 70 Н (7 кгс).

Роберт Уингли из университета штата Вашингтон внес предложение еще один вариант магнитного паруса — плазменное облако поперечником в десятки километров, окутывающее космический корабль (чтобы его удержать, на корпусе корабля нужно установить совокупность электромагнитов). Такое облако, подобно земной магнитосфере, будет поворачивать частицы солнечного ветра, создавая реактивную тягу.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№92, июнь 2010).

Случайные записи:

• Самый легкий способ найти инопланетян
• Наследие нобеля 2005: иновые наследники

Космический нано корабль на солнечном парусе к Альфе Центавре

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Парусники… без парусов

  Немногим, возможно, приходилось видеть современный парусный корабль. Обширно распространено вывод, что в наш век замечательных больших скоростей и…

• 10 Самых последних космических открытий

  Чем идеальнее становятся разработке, тем больше шансов раскрывается перед учеными и тем больше мы можем определить о отечественной Вселенной. Из года в…

• Роскосмос готовит к испытаниям космический лазер

  Роскосмос запланировал неповторимый опыт по беспроводной передаче энергии в космосе: вместо провода будет использован лазерный луч – по нему…

• Космическая «птичка» продолжает полёт

  Первый спутник, запущенный у нас 56 лет назад, 4 октября 1957 года, весил 80 кг. В будущем масса космических аппаратов по большей части наращивалась. Но…