Hi-Tech

Что такое «солнечный парус» и как он работает?

Судя по археологическим находкам, примерно в это время египтяне изобрели паруса, которые начали использоваться для управления кораблями при помощи силы ветра. Около 5 тысяч лет назад в Древнем Египте произошло нечто, что в корне изменило мир. Ученые пытаются использовать так называемые «солнечные паруса» для управления космическими спутниками. В это сложно поверить, но на данный момент человечество снова стоит на пороге открытия, которое повлияет на весь мир. Осталось совсем немного времени до момента, когда космические аппараты смогут работать без топливных двигателей.

Эти двигатели тяжелы, стоят довольно дорого и работают всего около трех лет, поэтому ученые уже давно пытаются найти им альтернативу. На данный момент большинство искусственных спутников, которые кружатся вокруг нашей планеты, работают на энергии ионных двигателей. Но как, по его мнению, паруса могут приводить в движение космические объекты? В далеком 1920 году советский изобретатель Фридрих Цандер осознал, что для полетов в космосе можно использовать подобие парусов, используемых в кораблях. Ведь в космосе нет ветра.

Как летают спутники?

Каждая из них может ударяться о твердые поверхности и создавать давление, которое способно толкать объекты вперед. Дело в том, что в космосе есть замечательная альтернатива ветру — солнечный свет, который состоит из невообразимого количества частиц, называемых фотонами. Так почему бы не сделать так, чтобы этой твердой поверхностью был огромный парус, а движимым объектом — крошечный спутник? Представьте, как бильярдный шар сталкивается с другими шарами на столе — примерно так фотоны света и воздействуют на поверхность паруса.

Это интересно: SpaceX будет регулярно запускать небольшие спутники по заниженной цене

Дело в том, что сила частиц солнечного света очень мала и ее не хватает для того, чтобы толкать большие спутники вперед. Ученые много раз пытались привести космические спутники в движение при помощи солнечных парусов, но им это долго не удавалось. Одними из таких компактных аппаратов являются кубсаты, которые изготавливаются в размерах 10 х 10 х 11 сантиметров. Ученым потребовались десятки лет, чтобы уменьшить спутники до размеров крохотных смартфонов. Несмотря на малые размеры, у них есть все необходимое для наблюдения за Землей.

Первый работающий солнечный парус

Его запуск состоялся 21 мая 2010 года, когда тонкий парус с 20-метровой диагональю пребывал в сложенном виде. Первым космическим спутником с работающим солнечным парусом стал японский аппарат IKAROS. При помощи этого паруса и солнечного света, аппарат смог регулировать направление своего движения. После выхода на орбиту, парус начал раскрываться и завершил этот процесс только спустя неделю после начала. Однако, потом аппарат попал в тень и впал в «спячку», из-за чего эксперимент пришлось остановить.

IKAROS — первый космический аппарат с работающим солнечным парусом

Солнечный парус LightSail 2

Если взглянуть на ночное небо, там вполне можно заметить космический аппарат LightSail 2 от Планетарного сообщества. Но ученые не опустили руки и испытания солнечного паруса идет прямо сейчас. Спустя несколько недель он раскрыл свой солнечный парус — его площадь равна 32 квадратным метрам и именно поэтому у людей есть возможность разглядеть его с Земли. Он был выведен на орбиту нашей планеты в июне 2019 года при помощи ракеты-носителя Falcon Heavy. Подумать только — парус имеет почти такую же площадь, что и среднестатистическая квартира!

Аппарат LightSail 2 прямо сейчас находится на орбите Земли

Дело в том, что для приведения в движение даже маленького аппарата размером с буханку хлеба, частицам солнечного света нужно воздействовать на максимально возможную площадь паруса. Парус неспроста имеет такой огромный размер. Вот тогда паруса действительно станут маленькими, и разглядеть их с Земли будет невозможно. Возможно, в будущем ученым удастся создать спутники меньшего размера, например, со спичечный коробок.

Это интересно: 10 эффектных столкновений спутников

Он был выведен на орбиту 20 мая 2015 года и развернул парус 7 июня. Кстати, у аппарата LightSail-2 был прототип под названием LightSail-1. В отличие от прототипа, аппарат LightSail-2 будет лететь по орбите Земли как минимум до середины августа. Спустя еще 7 дней он провел свой тестовый полет, который длился не более суток.

Какова скорость солнечного паруса?

Скорость движения и интенсивность ускорения напрямую зависит от размеров паруса и спутника. Наверное, вам интересно, какую скорость можно развить при при помощи солнечного паруса? Скорость движения спутника, кстати, постоянно увеличивается — за один месяц пребывания под воздействием солнечного света он ускоряется на 549 ​​километров в час. Аппарат LightSail 2 на данный момент совершает полный оборот вокруг нашей планеты за 90 минут. Пока скорость аппарата довольно мала, но со временем, если его оставить в рабочем состоянии, он может достигнуть скорости Международной космической станции, а это более 27 000 километров в час.

Аппарату LightSail 2 нужно постоянно кружиться, чтобы ловить солнечные лучи

Хотя, в остальных частях Вселенной наверняка есть другие источники света, поэтому в очень далеком будущем солнечные паруса тоже могут пригодиться. Так как работоспособность спутников с солнечными парусами напрямую зависит от частиц света, их невозможно использовать за пределами Солнечной системы.

Преимущества солнечных парусов

Это заметно снизит их стоимость, потому что солнечные паруса явно обходятся дешевле двигателей, ведь по сути это — зеркальное полотно, растянутое вокруг спутника. Солнечные паруса действительно работают и совсем скоро спутники могут лишиться своих ионных двигателей. К тому же, аэрокосмическим компаниям не придется тратить деньги на дорогостоящее топливо — в «парусных» спутниках оно попросту не нужно.

Ионный двигатель действительно выглядит дороже солнечных парусов, не так ли?

А объектов вокруг нашей планеты и так очень много, причем в ближайшие десять лет их станет еще больше — ведь никто не забыл, что Илон Маск хочет создать всемирный интернет Starlink при помощи 12 000 спутников? К сожалению, получив возможность создавать дешевые спутники, компании могут чаще выводить их на околоземную орбиту. Мы, люди, уже почти создали работающие солнечные паруса — теперь нам нужно думать, как избавиться от космического мусора.

Стойте, а может из космического мусора можно извлечь какую-то пользу?

В нем рассказывается о регате космических кораблей, которые движутся при помощи давления солнечного ветра. Напоследок, хочется порекомендовать рассказ английского фантаста Артура Кларка «Солнечный ветер». В своем произведении писатель рассказал о разных видах солнечных парусов (они еще не существуют!) и способах управления ими.

Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте! Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть