Сонячний вітрильник долетить до Марса за 26 днів
На відміну від традиційних ракет, що літають на енергії згоряння хімічного палива, що створює потяг у кормовій частині космічного апарату, сонячні вітрила не вимагають палива. Натомість вони використовують тиск фотонів на матеріал вітрила. Чим більша його площа, тим вища швидкість корабля. Автори статті, опублікованої в журналі Acta Astronautica, вивчили потенціал застосування аерографітових сонячних вітрил для подорожей до Марса та далеких зірок, і з’ясували, що така технологія здатна значно скоротити час польоту та витрату палива.
«Сонячне вітрило як рушій здатний швидко доставляти невеликі вантажі (менше кілограма) у межах Сонячної системи, — сказав Рене Хеллер, астрофізик з Інституту Макса Планка (Німеччина). — У порівнянні з традиційним хімічним двигуном, який може вивести сотні тонн вантажу на низьку навколоземну орбіту та доставити його на Місяць, Марс та інші планети, така маса виглядає сміховинно незначною. Але головна перевага технології сонячних вітрил — швидкість».
Хеллер та його колеги провели комп’ютерне моделювання швидкості руху космічного корабля масою до 1 кг із сонячним вітрилом з аерографіту масою 720 г та площею 10 000 кв. м, якщо він полетить до Марса або міжзоряним простором (геліопауза) по двох траєкторіях: з переходом на пряму зовнішню орбіту і на внутрішню орбіту.
Як визначили вчені, у першому випадку найефективніше спочатку вивести сонячний вітрильник на полярну орбіту Землі, а потім використовувати для розгортання вітрила момент, коли Марс перебуває в протистоянні — тоді час польоту буде найменшим. Для руху по другій траєкторії сонячний вітрильник слід доставити на звичайній ракеті на відстань близько 0,6 астрономічних одиниць від Сонця, де він розкриє вітрило і вирушить до Марса або за межі системи.
Що ж до матеріалу, з якого автори пропонують виготовити вітрило, то йдеться про аерографіт, синтетичну піну з волокон вуглецю. У нього найнижча щільність – 0,18 кг/м3 – порівняно з іншими матеріалами, з яких роблять фотонні вітрила. Наприклад, на чотири порядки менше, ніж у майлару. Оскільки тяга залежить від маси вітрила, швидкість руху корабля підвищується. Крім того, аерографіт має відмінні механічні властивості, пише Universe Today.
Все разом дозволяє вітрильнику дістатися від Землі до Марса за 26 або за 126 діб, залежно від траєкторії, при тому, що перші 103 дні у другому випадку потрібні для того, щоб вийти на стартову позицію 0,6 а. е. від Землі. Політ до геліопаузи триватиме 5,3 року та 4,2 роки, відповідно.
Сьогодні політ до Марса продовжується зазвичай від 7 до 9 місяців, якщо старт відбувається у певний, обмежений період раз на два роки. А апарати «Вояджер 1 та 2» досягли краю Сонячної системи за 35 та 41 рік.
Одна з головних, поки що не вирішених труднощів сонячних вітрильників, — гальмування при наближенні до місця призначення. Цей етап польоту ще потребує доопрацювання, визнають дослідники.
Фотонне вітрило, здатне маневрувати, розробили торік у США. Він діє на принципі дифракції світла. Винахідники вже знайшли йому застосування у геліофізиці.
