Солнечные паруса помогут космическому кораблю достичь Марса за 26 дней

Группа ученых смоделировала путешествие на Марс и в межзвездное пространство, используя солнечный парус, изготовленный из аэрографита, и добилась впечатляющих результатов.

Моделирование солнечного паруса LightSail 2. Фото: Planetary Society — Моделирование солнечного паруса LightSail 2. Фото: *Planetary Society*

Группа ученых изучает возможность использования аэрографита для создания солнечных парусов, которые могли бы отправиться на Марс и дальше, сообщило издание Interesting Engineering 27 сентября. Впервые солнечные паруса были испытаны в космосе в ходе миссии LightSail 2 некоммерческого Планетарного общества, которая подняла орбиту небольшого спутника CubeSat на 2 мили (3,2 км), используя только движущую силу фотонов или лучей света от Солнца. В исследовании, опубликованном в журнале Acta Astronautica, подробно описывается, как ученые моделировали полеты на Марс и в межзвездное пространство с использованием аэрографитовых солнечных парусов.

В ходе исследования команда проекта смоделировала скорость солнечного паруса, изготовленного из аэрографита. Они смоделировали космический корабль с солнечным парусом массой один килограмм, состоящий из 720 граммов аэрографита, и площадью поперечного сечения 104 квадратных метра. Они измерили скорость, с которой солнечный парус может достичь Марса и межзвездного пространства, известного как гелиопауза, — точку, в которой влияние солнечного ветра больше не ощущается. Для каждого полета исследователи смоделировали два различных маршрута с Земли, которые назывались прямым внешним переходом и внутренним переходом.

Метод прямого внешнего перехода для путешествия к Марсу и границе гелиосферы предполагает развертывание солнечного паруса и выход с полярной орбиты вокруг Земли. При использовании метода внутреннего перехода космический аппарат с солнечным парусом будет доставлен с помощью обычной ракеты в точку, расположенную на расстоянии 0,6 астрономических единиц (а.е.) от Солнца. Затем солнечный парус раскроется и начнет свое путешествие к Марсу или к межзвездной границе.

Команда обнаружила, что метод прямого внешнего перехода позволит космическому аппарату с солнечным парусом достичь Марса за 26 дней. Космический аппарат, использующий метод внутреннего транзита, достигнет Красной планеты через 126 дней. Для путешествия в гелиосферу метод внутреннего перехода занимает 5,3 года, а метод внешнего перехода — 4,2 года. Метод внешнего перехода требует 103 дней полета до развертывания, но достигает гелиосферы быстрее из-за того, что солнечный парус достигает максимальной скорости за 300 дней. Используя перспективный метод, нам потребовалось два года, чтобы выйти на полную скорость.

Во многом причина, по которой солнечный парус в моделировании ученых может достигать отдаленных мест на высоких скоростях, заключается в материале — аэрографите. По словам руководителя группы Юлиуса Карлаппа, научного сотрудника Дрезденского технического университета, аэрографит, обладающий низкой плотностью 0,18 кг/м3, превосходит все традиционные материалы для солнечных парусов.

«Например, по сравнению с майларом, плотность во много раз ниже. Если предположить, что тяга солнечного паруса напрямую зависит от массы паруса, то результатом будет гораздо более высокая тяга. Помимо преимущества в ускорении, механические свойства аэрографита очень интересны», — говорит Карлапп.

Несмотря на чрезвычайно высокую скорость, солнечные паруса могут перевозить лишь очень небольшие объемы груза на Марс или в дальний космос. Например, миссия Breakthrough Starshot надеется доставить сверхлегкую камеру к ближайшей звездной системе Альфа Центавра в течение 20 лет.

Ан Кханг (по данным Interesting Engineering )

Ссылка на источник