Ученые посчитали, как быстро аппарат с солнечным парусом из нового материала аэрографита может добраться до разных мест нашей звездной системы. До Марса он доберется за 26 суток, а до гелиопаузы — за несколько лет.
Преимущества солнечного паруса
В журнале Acta Astronautica недавно появилась статья, в которой ученые проанализировали, насколько быстро можно добраться до Марса и гелиопаузы с помощью солнечных парусов, изготовленных из нового материала, который называется аэрографит.
Солнечный парус представляет собой чрезвычайно тонкую пленку из зеркального материала, который натягивается на большой каркас. Свет тоже имеет импульс, поэтому, энергию столкновения фотонов с этим устройством можно использовать для ускорения аппарата. На практике это было доказано в последние несколько десятилетий с помощью миссий, подобных LightSail и LightSail2.
Сейчас именно солнечный парус является наиболее перспективной технологией доставки к далеким планетам полезной нагрузки до нескольких килограммов. Такой вес может показаться незначительным, по сравнению с десятками тонн, которые выводят в космос мощные носители. Однако в таком случае скорость имеет значительно большее значение.
Полет к Марсу
То, что солнечный парус может быть быстрее химических двигателей известно давно. А время, за которое он может добраться до определенных точек в Солнечной системе, ученые установили в новом исследовании. Преимущественно их интересовали две локации: Марс, как самая интересная для исследований планета, и гелиосфера — условная граница, где давление солнечного ветра выравнивается с действием межзвездной среды.
Для каждой из них ученые подготовили два сценария. Первый предполагает, что аппарат с солнечным парусом будет запускаться непосредственно с полярной орбиты Земли. Во втором случае его сначала будут доставлять к определенной точке, которая находится внутри земной орбиты на расстоянии 0,6 а.е.
Там давление солнечного излучения на парус будет значительно больше и разгонять он будет быстрее. Сам аппарат рассчитывается как такой, что весит 1000 г, 720 из них приходится на сам парус, который при этом имеет площадь в 140 м².
Насколько быстрый солнечный парус
Старт к Марсу с полярной орбиты Земли предлагается осуществлять, когда он будет находиться в противостоянии к нашей планете, то есть точно за ней. Расчеты показывают, что в этом случае полет займет всего 26 суток, по сравнению с 7-9 месяцами, которые обычно необходимы для этого химическим ракетам.
В случае с точкой развертывания паруса внутри земной орбиты путешествие к Марсу занимает 126 суток, 103 из которых зонд с помощью химических двигателей будет лететь к ней. Это не очень быстро, однако в случае с путешествием к гелиосфере такая схема оправдывает себя.
Ведь если лететь к границам Солнечной системы с полярной орбиты Земли, то разгон до максимальной скорости занимает два года. И конечной цели аппарат достигнет только через 5,3 года. В случае с путешествием через отметку 0,6 а.е. до Солнца парусу сначала придется лететь к ней те же 103 дня, что и в случае с Марсом.
Зато потом до максимальной скорости аппарат будет разгоняться всего 300 суток. А гелиосферы достигнет уже через 4,2 года. То есть для полетов к далеким телам Солнечной системы эта схема подходит как нельзя лучше.
По материалам phys.org
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
