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: Планетарное общество
Группа учёных изучает возможность использования аэрографита для создания солнечных парусов, которые могли бы долететь до Марса и дальше, сообщило издание Interesting Engineering 27 сентября. Впервые солнечный парус был испытан в космосе в рамках миссии LightSail 2 некоммерческого Планетарного общества, которая подняла орбиту небольшого спутника CubeSat на 3,2 км, используя исключительно энергию фотонов, или световых лучей Солнца. В исследовании, опубликованном в журнале Acta Astronautica, подробно описывается, как учёные моделировали полёты на Марс и в межзвёздное пространство с использованием аэрографитовых солнечных парусов.
В ходе исследования команда проекта смоделировала скорость солнечного паруса, изготовленного из аэрографита. Они смоделировали космический аппарат 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 мог достичь Марса и межзвездного пространства, известного как гелиопауза – точка, в которой влияние солнечного ветра больше не ощущается. Для каждого полета исследователи смоделировали два различных маршрута с Земли: прямой наружный переход и внутренний переход.
Метод прямого внешнего перелёта для путешествия к Марсу и границе гелиосферы включает раскрытие солнечного паруса и запуск с полярной орбиты вокруг Земли. При методе внутреннего перелёта космический аппарат с солнечным парусом будет доставлен обычной ракетой на расстояние 0,6 астрономической единицы (а.е.) от Солнца. Затем солнечный парус будет раскрыт и начнётся его путешествие к Марсу или границе межзвёздного пространства.
Команда обнаружила, что метод прямого внешнего перехода позволит космическому аппарату с солнечным парусом достичь Марса за 26 дней. Космический аппарат, использующий метод внутреннего перехода, достигнет Красной планеты за 126 дней. Для достижения гелиосферы метод внутреннего перехода займёт 5,3 года, в то время как метод внешнего перехода — 4,2 года. Метод внешнего перехода требует 103 дней пути до раскрытия, но достигает гелиосферы быстрее, поскольку солнечный парус достигает максимальной скорости за 300 дней. При использовании метода внешнего перехода достижение максимальной скорости займёт два года.
Во многом благодаря аэрографиту, материалу, из которого изготовлен солнечный парус, в моделируемой учёными модели, может достигать удалённых мест на высокой скорости. По словам руководителя группы Юлиуса Карлаппа, научного сотрудника Дрезденского технического университета, благодаря низкой плотности аэрографита (0,18 кг/м³) он превосходит все традиционные материалы для солнечных парусов.
«Например, по сравнению с майларом, его плотность во много раз ниже. Если предположить, что тяга солнечного паруса напрямую зависит от его массы, то в результате получается гораздо более высокая тяга. Помимо преимущества в ускорении, очень интересны механические свойства аэрографита», — говорит Карлапп.
Несмотря на высокую скорость, солнечные паруса способны доставлять на Марс или в дальний космос лишь очень небольшие грузы. Например, миссия Breakthrough Starshot предполагает отправку сверхлёгких камер к ближайшей звёздной системе Альфа Центавра в течение 20 лет.
Ан Кханг (по данным Interesting Engineering )
Ссылка на источник
Комментарий (0)