Солнечный парус

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Солнечный парус на аппарате Космос 1
Sail-design-types1.png
Sail-design-types2.png
Sail-design-types3.png

Со́лнечный па́рус (также называемый световым парусом или фотонным парусом) — приспособление, использующее давление солнечного света или лазера на зеркальную поверхность для приведения в движение космического аппарата.

Следует различать понятия «солнечный свет» (поток фотонов, именно он используется солнечным парусом) и «солнечный ветер» (поток элементарных частиц и ионов, который используется для полётов на электрическом парусе — другой разновидности космического паруса).

Идея полетов в космосе с использованием солнечного паруса возникла в 1920-е годы в России и принадлежит одному из пионеров ракетостроения Фридриху Цандеру, исходившему из того, что частицы солнечного света — фотоны — имеют импульс и передают его любой освещаемой поверхности, создавая давление. Величину давления солнечного света впервые измерил русский физик Пётр Лебедев в 1900 году.

Давление солнечного света чрезвычайно мало (на Земной орбите — около 5·10−6 Н/м2[1] [2] ) и уменьшается пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Однако солнечный парус совсем не требует ракетного топлива, и может действовать в течение почти неограниченного периода времени, поэтому в некоторых случаях его использование может быть привлекательно. Однако на сегодня ни один из космических аппаратов не использовал солнечный парус в качестве основного двигателя.

Солнечный парус в проектах звездолётов[править | править вики-текст]

Солнечный парус — самый перспективный и реалистичный на сегодня вариант звездолёта[3][4][5].

Преимуществом солнечного парусника является отсутствие топлива на борту, что позволит увеличить полезную нагрузку по сравнению с космическим кораблём на реактивном движении.

Недостатком солнечного парусника является тот факт, что за пределами Солнечной системы давление солнечного света приблизится к нулю. Поэтому существуют проекты разгона солнечного парусника лазерными установками с генерирующих станций[3][6]. Данный проект ставит проблему точного наведения лазеров на сверхдальних расстояниях и создания лазерных генераторов соответствующей мощности.

Уже сейчас можно построить межзвёздный зонд, использующий давление солнечного ветра.

Существует 2 варианта солнечных парусников: на давлении электромагнитных волн и на потоке частиц.

Geoffrey A. Landis (англ.)русск. предложил использовать солнечную батарею для передачи энергии через лазер от базовой станции на межзвёздный зонд с ионным двигателем[7][8], что дает некоторое преимущество по сравнению с чисто космическим парусом (в настоящее время данный проект неосуществим из-за технических ограничений)[9].

Космическая регата[править | править вики-текст]

Солнечный парус диаметром 20 метров, разработанный в НАСА
Толщина солнечного паруса

В 1989 году юбилейной комиссией Конгресса США в честь 500-летия открытия Америки был объявлен конкурс. Его идея заключалась в выведении на орбиту нескольких солнечных парусных кораблей, разработанных в разных странах, и проведении гонки под парусами к Марсу. Весь путь планировалось пройти за 500 дней. Свои заявки на участие в конкурсе подали США, Канада, Великобритания, Италия, Китай, Япония и Советский Союз. Старт должен был состояться в 1992 году.

Претенденты на участие стали выбывать почти сразу, столкнувшись с рядом проблем технического и экономического плана. Распад Советского Союза, однако, не привёл к прекращению работы над отечественным проектом, который по мнению разработчиков, имел все шансы на победу. Но регата была отменена ввиду финансовых трудностей у юбилейной комиссии (а возможно, ввиду всей совокупности причин). Грандиозное шоу не состоялось. Однако, солнечный парус российского производства был создан (единственный из всех) совместно НПО «Энергия» и ДКБА, и получил первую премию конкурса[10].

Космические аппараты, использующие солнечный парус[править | править вики-текст]

Схема стабилизации космического аппарата[править | править вики-текст]

Советскими учёными была изобретена схема радиационно-гравитационной стабилизации космического аппарата, основанная на применении солнечного паруса[11][12].

Первое развёртывание солнечного паруса[править | править вики-текст]

Первое развёртывание солнечного паруса в космосе было произведено на российском корабле «Прогресс М-15» 24 февраля 1993 года в рамках проекта «Знамя-2»[13].

21 мая 2010 года Японское космическое агентство (JAXA) запустило ракету-носитель H-IIA, на борту которой находились космический аппарат IKAROS с солнечным парусом и метеорологический аппарат для изучения атмосферы Венеры[14]. IKAROS оснащён тончайшей мембраной размером 14 на 14 метров. С его помощью предполагается исследовать особенности движения аппаратов при помощи солнечного света. На создание аппарата было потрачено 16 миллионов долларов, отмечает агентство. Раскрытие солнечного паруса началось 3 июня 2010 года, а 10 июня успешно завершилось. По кадрам, переданным с борта IKAROS, можно сделать вывод, что все 200 квадратных метров ультратонкого полотна расправились успешно, а тонкоплёночные солнечные батареи начали вырабатывать энергию.

Сейчас в России существует консорциум «Космическая регата»[15], который провёл несколько опытов с солнечными отражателями с целью освещения районов нефте- и газодобычи. Также существуют проекты выплавления зеркал на орбите из астероидов[16].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. С.В. Грызлов http://kvant.mirror1.mccme.ru/1988/06/davlenie_sveta.htm Давление света // «Квант». — 1988. — № 8. — С. 19-21.
  2. С.В. Грызлов Давление света // «Квант». — 1988. — № 8. — С. 19-21.
  3. 1 2 Роберт Л. Форвард К звёздам на острие луча
  4. Ч. Дэнфорт Под парусом в протонном ветре
  5. Эрик М. Джонс Корабль Дайсона
  6. Джеффри А. Лэндис Малый межзвездный зонд, разгоняемый лазером
  7. Laser-Powered Interstellar Probe G Landis — APS Bulletin, 1991
  8. Geoffrey A. Landis. Laser-powered Interstellar Probe on the Geoffrey A. Landis: Science. papers available on the web
  9. Джеффри А. Лэндис. Межзвёздный ионный зонд, снабжаемый энергией по лазерному лучу
  10. Нина БАВИНА
  11. Солнечный парус
  12. Поляхова Е. Н. «Космический полёт солнечным парусом: проблемы и перспективы», М., Изд. «Наука», Глав. ред. физ-мат. литературы, 1986 г. 304 л.
  13. Гудилин В. Е., Слабкий Л. И. Космические грузовые корабли «Прогресс», «Прогресс-М» и их модификации // Ракетно-космические системы (История. Развитие. Перспективы). — М., 1996. — 326 с.
  14. Сайт проекта «ИКАРОС» (англ.)
  15. Солнечные паруса и рефлекторы
  16. Киотский протокол, глобальные проекты — космическая энергостанция

Литература[править | править вики-текст]

  • Эльясберг П. Е. Введение в теорию полёта искусственных спутников Земли. — М., 1965.

Ссылки[править | править вики-текст]