«NASA» создает космический аппарат, летающий с помощью света

«NASA» создает космический аппарат, летающий с помощью света

В начале XIII века корабли Испании и Португалии впервые вышли из своих портов и отправились покорять Атлантический океан. В конце 2018 года космический аппарат созданный специалистами из «NASA» впервые развернет свои паруса и отправится исследовать на краю Солнечной системы. Это станет первый аппарат, движущийся солнечным светом. Подобная технология может перевернуть понятия путешествий по Солнечной системе и ее пределами.

На днях «NASA» представило 13 новых разработок, среди которых был зонд автоматического управления «Near-Earth Asteroid Scout». На его проектирование ушло более семи лет и 15 млн. долларов. Все представленные устройства на околоземную орбиту доставит ракета «Space Launch System», которая в будущем отправит первый космический аппарат «Orion» на красную планету и астероид.
«NASA» создает космический аппарат, летающий с помощью света

«NASA» создает космический аппарат, летающий с помощью света

Для того чтобы аппарат «Near-Earth Asteroid Scout» (NEAS) достиг астероида «1991 VD» потребуется около 30-ти месяцев. Конструкторы заявляют, что это будет не прогулочный полет, так как скорость разгона достигнет до 100 000 км/ч. Высокая скорость достигается благодаря развернутому парусу, в который будет биться солнечный свет.

Главное преимущество нового проекта в том, что NEAS сможет достичь скорости больше чем другие ракеты подобных размеров, работающие на реактивном топливе и водороде.

«Космический парус NEAS выиграет гонку за счет своей конечной скорости, подобно черепахе из мультика, обгоняющей зайца», — рассказывает технический директор NASA Джон Леснон. Ракеты на химическом топливе имеют высокую тягу на страте, но в дальнейшем горючее все равно заканчивается. — В случае с NEAS не используется никакого топлива, только солнечный свет».


Из чего сделали паруса


Отражающие паруса изготавливают из сверхтонкого материала, названия которого пока остается в секрете. Суть в том, что когда фотон солнца попадет в такой материал, то он оттолкнется, тем самым передаст импульс аппарату.
«NASA» создает космический аппарат, летающий с помощью света

Идея космического паруса пришла в голову отцу ракетостроения К. Циолковскому в 1920 году. Он задумал собрать корабль, который будет оснащен большими тонкими зеркалами. За счет давления солнечных лучей такой корабль должен был достичь высокой скорости. Позже, основатель научно-популярной фантастики — Arthur C. Clarke, упомянул подобную идею в своем романе «The Wind from the Sun» («Солнечный ветер»).

Космическое агентство «NASA» успешно инвестирует в эту технологию с 1999 года. В 2009 году на околоземную орбиту был успешно запущен небольшой космический парусник, пробывший там более 200 дней.

Уже в 2010 году Японское агентство аэрокосмических исследований (Japan Aerospace eXploration Agency) продемонстрировало свою способность создавать солнечные паруса для космических путешествий. Паруса из ультратонкого полимера и титана были установлены на зонд «Акацуки», который был предназначен для исследования Венеры. Космический парусник «Ikarus» раскрылся зондом на расстоянии более 10 млн. км от Земли. Через 5 месяцев «Ikarus» достиг Венеры.
«NASA» создает космический аппарат, летающий с помощью света

Космические парусники стали возможны благодаря революционным открытиям в сфере нанотехнологий и электроники. Исследователи, при изучении подобных технологий опирались на закон Ньютона, который гласит: сила равна массе, умноженной на ускорение. А всем известно, что сила света постоянна, следовательно, чтобы достигнуть высоких скоростей, нужно иметь низкую массу тела.

«20 лет назад уровня электроники не было достаточно, чтобы воплотить в жизнь подобные технологии», — рассказывает Джон Леснон. — Невозможно было спроектировать, а тем более собрать космический парусник. Но, с появлением смартфонов, гаджетов, нанотехнологий, миниатюрных элементов мы способны сделать легкий аппарат и наделить его парусами оптимального размера.»

Ученый приводит в пример крошечные спутники «CubeSat», напоминающие кубик-рубика. Один из таких спутников, размером с коробку миксера, будет оборудован солнечным парусом площадью 90 м². Этот небольшой ящик снабдили всем необходимым инструментом и оборудованием для изучения астероида «1991 VD». Спутник с парусами сможет сфотографировать космическое тело, взять анализы, узнать точный размер, движение и т.д.
«NASA» создает космический аппарат, летающий с помощью света

Астероид «1991 VD»

Космическое агентство «NASA» видит в этом спутнике большую перспективу. Если нужно будет высадиться на одном из астероидов, то нужно будет знать о его вращении, твердости поверхности, силы притяжения и другие параметры.

Движение — свет!


Когда аппарат NEAS выйдет на контрольную точку, то осуществит один из трех медленных подлетов на достаточно близкое расстояние к объекту — 400-600 метров от поверхности. При этом скорость аппарата снизится до 10-15 метров в секунду. Это говорит о том, что паруса маневренные и по некоторым характеристикам опережают используемые двигатели. Управлять космическим парусом можно с помощью ассиметричной тяги. В обойме у ученых есть несколько вариантов создать тягу, используя подобие матч и такелажа. Аппарат «Ikarus» будет оснащен специальным оптическим покрытием, которое будет менять цвет (темнеть) при попадании света, поглощая его. Это позволит оптимально настраивать парус и управлять аппаратом. Для «NEAS» будет предусмотрен другой способ управления. Скользящий механизм сможет двигать спутник «CubeSat» в разные стороны.

«Представьте банку Pepsi — она наш аппарат. Сверху банки крепим плашмя лист бумаги — это космический парус. Представьте, что лист двигается вправо и влево. Приблизительно так будет и со спутником. Расположение паруса позволит корректировать скорость и курс», — говорит Джон.

Гибкость аппарата с космическим парусом и бесконечной тягой — это будущее межпланетных путешествий.
Предположим, что перед нами стоит задача изучить южный полюс Солнца. Чтобы сократить расходы топлива, при этом сохранять скорость и курс — ученым в расчетах приходится брать во внимание гравитацию Солнца. Приходится долго рассчитывать курс к Юпитеру, чтобы осуществить гравитационный маневр и получить оптимальный угол орбиты. Но, с космическим парусом достаточно просто направить аппарат просто в заданную точку и все.

Другое преимущество, уже для «земных» целей — это спутник, находящийся на полюсе Земли. Для фиксации спутника связи или другого аппарата в нужном положении относительно нашей планеты, можно только на геостационарную орбиту. Спутник будет находиться только на экваторе и на высоте 40 тыс. метров.

А вот с парусом есть возможность находиться над любым полюсом, менять скорость, высоту. Парус позволяет побороть притяжение Земли. Все это большой плюс, который открывает двери новым технологиям и развитию человечества.

Возможности паруса


Фотоны — частицы солнечного света, не единственное бесконечное топливо, которое можно использовать для движения наших кораблей. Исследования, проводимые специалистами «NASA» показали, что космические паруса могут заряжаться энергией, так называемого солнечного ветра.

Агентство дала добро на проект «E-sail» выделило почти 300 млн. долларов. Идея концепта принадлежит сотруднику Финского метеорологического института (FMI) — Пекку Янхунену. Он предложил собрать аппарат с двадцатью тончайшими никелевыми проводами длиной по 30 метров каждый. Задача проводов — генерировать поле, заряженное положительными частицами. Протоны солнечных лучей, движущиеся со скоростью 600 км в секунду, отталкиваются заряженным полем, выталкивая космический парусник. Если солнечный свет ослабевает (когда аппарат попадет в астероидный пояс), то солнечный ветер все равно будет делать свое дело. В любом случае, новая технология даст возможность разгонять парус до 200 километров в секунду.

Эти характеристики дают много возможностей, ведь при таких условиях достичь того же Плутона можно будет за 4 года. Для такого расстояния это очень малый срок. Новые технологии электрического паруса позволят существенно расширить возможности в освоении космоса. К примеру, космический зонд «Вояджер-1» достиг границ нашей системы за 34 года, а с аппаратом, оборудованным солнечным парусом этот срок можно сократить, как минимум вдвое.
«NASA» создает космический аппарат, летающий с помощью света

Когда приступят к запуску?


Многие специалисты из «NASA» уверены, что подобные технологии можно запускать в ближайшие пять лет, но перед этим придется решить несколько важных проблем. Во-первых, «электронная пушка», отражающая заряженные электроны тоже требует энергии, и пока неясно как решить эту проблему.

Во-вторых, нужно сделать так, чтобы ультратонкие провода не перегибались при воздействии солнечных ветров. Решение есть — вращать спутник с определенной скоростью, чтобы мачты оставались в натянутом положении. Пока ведутся разработки в этой области.

Следующий шаг — Альфа Центавра


В качестве заключения хотелось бы отметить, что специалисты со всего мира работают над вопросом межзвездных путешествий и покорения открытого космоса не такая уж и фантастика. Рассматриваются с виду сумасшедшие идеи, например, контролировать космические парусники лазером, находящимся на орбите Луны, и таких идей множество. Главное, что человек не стоит на месте, и как испанский и португальский моряк мечтает о новых землях и звездах.скачать dle 12.1

Подпишись на наши интересные новости

1 комментарий

  1. yayature 9 февраля 2016 15:14
    Российские ученые из НИИ уже разработали протонный двигатель, так что паруса это прошлый век..
Ваше имя: *
Ваш e-mail: *
Войти через
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Код: Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код: