Вчені порахували, як швидко апарат із сонячним вітрилом з нового матеріалу аерографіту може дістатися різних місць нашої зоряної системи. До Марса він долетить за 26 діб, а до геліопаузи — за кілька років.
Переваги сонячного вітрила
У журналі Acta Astronautica нещодавно з’явилася стаття, в якій вчені проаналізували, наскільки швидко можна дістатися Марса та геліопаузи за допомогою сонячних вітрил, виготовлених з нового матеріалу, що отримав назву аерографіт.
Сонячне вітрило являє собою надзвичайно тонку плівку з дзеркального матеріалу, що натягається на великий каркас. Світло теж має імпульс, тож енергію зіткнення фотонів із цим пристроєм можна використати для прискорення апарата. На практиці це було доведено в останні декілька десятиліть за допомогою місій, подібних до LightSail і LightSail2.
Зараз саме сонячне вітрило вважається найбільш перспективною технологією доставлення до далеких планет корисного навантаження масою до кількох кілограмів. Така вага може здаватися незначною у порівнянні з десятками тонн, які виводять в космос найпотужніші носії. Проте в такому випадку швидкість має значно більше значення.
Політ до Марса
Те, що сонячне вітрило може бути швидшим за хімічні двигуни, відомо давно. А час, протягом якого воно може дістатися певних точок у Сонячній системі, вчені встановили у новому дослідженні. Переважно їх цікавили дві локації: Марс як найцікавіша для досліджень планета та геліосфера — умовна межа, де тиск сонячного вітру вирівнюється з густиною міжзоряного середовища.
Для кожної з них учені підготували два сценарії. Перший передбачає, що апарат із сонячним вітрилом буде запускатися безпосередньо з полярної навколоземної орбіти. У другому випадку його спочатку доправлятимуть до певної точки, яка знаходиться всередині земної орбіти на відстані 0,6 а.о. від Сонця. Там тиск сонячного випромінювання на вітрило буде значно більшим, і розганятиме воно швидше. Апарат у розрахунках важить 1000 г, 720 з яких припадає на саме вітрило, яке при цьому має площу 140 м².
Наскільки швидке сонячне вітрило
Старт з полярної навколоземної орбіти до Марса пропонується здійснювати, коли він буде перебувати у протистоянні до нашої планети, тобто точно за нею відносно Сонця. Розрахунки показують, що в цьому випадку політ займе лише 26 діб — у порівнянні з 7-9 місяцями, які зазвичай необхідні для цього хімічним ракетам.
У випадку з розгортанням вітрила всередині земної орбіти подорож до Марса займе 126 діб, 103 з яких зонд за допомогою хімічних двигунів летітиме до точки розгортання. Це не дуже швидко, проте у випадку з подорожжю до геліосфери така схема себе виправдовує. Адже якщо летіти до меж Сонячної системи з навколоземної орбіти, розгін до максимальної швидкості займає два роки, тож кінцевої мети апарат досягне лише за 5,3 років. У випадку з подорожжю через позначку 0,6 а.о. до Сонця вітрилу спочатку доведеться летіти до неї ті ж 103 дні, що й у випадку із Марсом. Але потім до максимальної швидкості апарат розганятиметься лише 300 діб. А геліосфери він досягне вже за 4,2 роки. Тобто для польотів до далеких тіл нашої планетної системи ця схема підходить якнайкраще.
За матеріалами phys.org
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
