Учёные собираются отправить на Меркурий аппарат на солнечном парусе

Новая космическая миссия под названием Mercury Scout предлагает исследовать Меркурий с помощью солнечного паруса. В отличие от обычных ракетных двигателей, которые требуют топлива, такая конструкция использует давление солнечного света на большие поверхности для перемещения космического аппарата в пространстве.

Возрождение старой идеи

Идея использования солнечных парусов в космосе возникла еще в XVII веке. В 1610 году знаменитый астроном Иоганн Кеплер в письме своему другу и коллеге Галилео Галилею предложил свою теорию использования давления солнечного света для перемещения объектов в пространстве.

В деталях эффективность солнечных парусов заключается в том, что свет, состоящий из частиц, называемых фотонами, оказывает давление, когда попадает на парус. Несмотря на отсутствие массы, фотоны обладают импульсом, и, попадая в солнечный парус, они передают ему небольшую тягу, которая постепенно нарастает, позволяя космическому кораблю набирать скорость в пространстве.

Однако в то время технология, необходимая для реализации этой дальновидной идеи, была далеко за пределами имеющихся технических возможностей. Только в начале XXI века технологии догнали эту смелую идею. В 2001 году Планетарное общество, некоммерческая научная организация, занимающаяся исследованием космоса, запустила амбициозный проект под названием "Космос-1". На тот момент это был первый космический аппарат на солнечных парусах, когда-либо созданный в рамках космической миссии. К сожалению, запуск "Космоса-1" в июне 2005 года закончился неудачей: ракета-носитель не смогла выйти на запланированную орбиту.

Однако, несмотря на неудачу, идея солнечных парусов продолжала набирать обороты. В 2010 году Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) успешно запустило космический аппарат Ikaros - первый космический аппарат на солнечных парусах, достигший околоземной орбиты. Ikaros продемонстрировал жизнеспособность этой технологии, выполнив управляемые маневры полета в космосе с помощью солнечного паруса.

Парус для исследования Меркурия

С тех пор несколько других проектов исследовали и использовали эту технологию для научных целей. В частности, миссия Mercury Scout вскоре будет использовать ее для исследования Меркурия.

Площадь поверхности солнечного паруса составит около 2 500 квадратных метров, а толщина - 2,5 микрона. Изготовленный из алюминизированного материала CP1, аналогичного тому, что используется в тепловом экране телескопа Джеймса Уэбба, он будет разделен на четыре квадранта, которые будут разворачиваться на опорах из углеродного волокна.

Прибыв на место через 3,8 года, миссия составит карту поверхности планеты в поисках залежей воды в затененных кратерах. Такие исследования потребуют регулярной корректировки конструкции, подобно тому как парусник регулирует угол и положение паруса в зависимости от ветра.

Есть несколько причин, по которым использование солнечного паруса выгодно по сравнению с обычными ракетами. Во-первых, значительно снижаются затраты на производство и запуск. Это делает космические полеты с использованием солнечного паруса более экономичными и доступными. Во-вторых, эти паруса не требуют дополнительного топлива. Поэтому космические аппараты, в которых они используются, более энергоэффективны и легки, что позволяет устанавливать на борту больше приборов.

Солнечные паруса также обеспечивают большую гибкость в плане конструкции и конфигурации. Например, отражающая поверхность паруса, предложенного для этой миссии, может быть использована для освещения затененных кратеров на Меркурии, что облегчит поиск залежей воды или других геологических объектов.

Наконец, в отличие от обычных ракет, срок службы которых ограничен количеством топлива, паруса могут работать неограниченно долго, пока материал остается неповрежденным. Это дает возможность увеличить продолжительность космических полетов.