Поколения людей, смотрящих на далекие звезды, могли лишь задаваться вопросами о существовании там планет и условий для той жизни, которую они знали. За последние 25 лет произошла революция в поиске планет, их известно уже тысячи, их наличие подтверждено, и среди них есть даже потенциально обитаемые миры, похожие на Землю. Но сможем ли мы туда добраться? Ведь существуют определенные ограничения в зависимости от выбираемого способа.
Одно из самых больших препятствий для путешествия по галактике или к ближайшей звезде - это то, что наш космический корабль не может нести достаточно топлива, чтобы пересечь световые годы постоянно расширяющегося пространства. Но новая технология, которая вышла на орбиту на борту ракеты Falcon Heavy SpaceX вместе с 23 другими спутниками, включая атомные часы для НАСА и корабль, в котором находился пепел 152 человек, могла бы помочь устранить это препятствие для межзвездного путешествия.
Корабль, приводимый в движение солнечным светом
LightSail 2 станет первым космическим кораблем на околоземной орбите, приводимым в движение исключительно солнечным светом. Возглавляемый Планетарным обществом, частично финансируемый Kickstarter проект «Солнечный парусный спорт» поднялся в небо в 2:30 по восточному времени во вторник.
«Запуск SpaceX Falcon Heavy был впечатляющим! Наш LightSail2 уже работает», - написал в начале вторника Билл Най, американский научный коммуникатор и генеральный директор The Planetary Society.
«Это история в процессе создания LightSail 2 фундаментально продвинет технологию космического полета», - добавил он в пресс-релизе.
Многошаговая краудфандинговая миссия с ракетой SpaceX Falcon Heavy
Миссия LightSail 2 на орбиту Земли состоит из нескольких шагов.
Первым был запуск ракеты SpaceX Falcon Heavy. Затем еще один космический корабль под названием Prox-1, несущий LightSail 2, отделился от ракеты.
Через семь дней Prox-1 должен выпустить LightSail 2, 1-метровый спутник-куб размером с буханку хлеба. Плавающий куб должен в конечном итоге развернуть антенну, солнечные панели, а также штанги и солнечный парус.
В общем, LightSail 2 будет находиться в космосе в течение нескольких недель, прежде чем солнечные паруса развернутся.
Брюс Беттс, главный ученый и руководитель программы LightSail в The Planetary Society, заявил на пресс-конференции на прошлой неделе, что задача создания LightSail 2 «заключалась в том, чтобы выяснить, как втиснуть все эти вещи в маленький крошечный космический корабль».
Паруса
Четыре треугольных паруса LightSail 2, которые напоминают по форме и функциональности паруса судов, предназначены для объединения в один квадратный парус площадью 32 квадратных метра. Они сделаны из майлара - прочной, высоко отражающей ткани, которая тоньше человеческого волоса.
Проект стоимостью 7 миллионов долларов был частично профинансирован в рамках кампании Kickstarter с участием 40 000 человек в 2015 году.
Использовать свет, чтобы путешествовать по космосу
Большинство космических кораблей бороздят космос, используя ракетное топливо, которое конечно. Как только ракетное топливо заканчивается, ракета больше не может контролировать свою скорость или направление, и она парит в космическом пространстве.
Но у корабля с солнечным парусом есть неограниченный запас энергии. Это потому, что он постоянно проталкивается сквозь пространство под воздействием солнечного света.
Как это работает?
Солнечный свет состоит из крошечных частиц, называемых фотонами, которые не имеют массы, но набирают обороты, поскольку они извергаются солнцем. Несмотря на то что импульс каждого фотона ничтожен, коллективного толчка достаточно, чтобы заставить солнечный парус двигаться.
Когда свет отражается от паруса, он передает импульс парусу и толкает его.
«Общая сила на парусе примерно равна весу летающей мухи на вашей руке на Земле, чтобы дать вам представление о его малости, - сказал Беттс. - Но опять же, ключ в том, что он постоянен. Он всегда здесь».
Парусный спорт в космосе
Часть того, что позволяет LightSail 2 эффективно использовать солнечный свет, состоит в том, что солнечный парус может менять свою ориентацию в зависимости от того, где находится Солнце. Жесткие штанги удерживают паруса, и корабль использует магнитометры, которые считывают изменения в магнитном поле Земли, чтобы ориентироваться. Затем, используя серию гироскопов и импульсное колесо, LightSail 2 вращается соответственно. Для каждой орбиты вокруг Земли LightSail 2 должен совершить два поворота на 90 градусов своего солнечного паруса, чтобы либо парус отклонялся от Солнца (сродни плаванию по ветру) по мере удаления корабля, либо перпендикулярно Солнцу, как он движется к свету (очень похоже на закрепление парусника).
«Но что именно произойдет с парусами в космосе, пока остается загадкой», - сказал Най на пресс-конференции.
"Будет ли он вздыматься, как корабль с квадратной установкой? Будет ли это крутой поворот, как гоночная стрела? Будет ли что-то среднее?"
Солнечный парусный спорт был в разработке более 40 лет
В 1976 году Карл Саган появился на Tonight Show, чтобы рассказать о солнечном парусном спорте, и с тех пор эта идея проникла в космическое сообщество.
Спустя почти 40 лет Планетарное общество воплощает мечту Сагана в жизнь. Организация отправила LightSail 1, предшественника LightSail 2, на околоземную орбиту четыре года назад. Но корабль на самом деле не работал на солнечной энергии.
«Это был просто тест развертывания, - заявила Дженнифер Вон, главный операционный директор The Planetary Society. - Мы отправили CubeSat. Мы проверили радио, связь, общую электронику и развернули парус, и мы получили изображение этого развернутого паруса в космосе».
Это изображение было снято камерой на борту LightSail 1 8 июня 2015 года, вскоре после развертывания солнечного паруса. Он был откорректирован по цвету Дэном Слейтером, чтобы удалить искусственный пурпурный оттенок камеры, основанный на тестовых изображениях, и является более близким приближением к тому, что будет видеть человеческий глаз.
LightSail 2 настроен на орбиту выше и выполняет более сложные маневры с целью подняться дальше от Земли. Исследователи считают, что его блестящий парус должен быть виден с поверхности Земли невооруженным глазом в течение года.
LightSail 2 может однажды помочь сделать межзвездное путешествие возможным.
Если LightSail 2 будет успешным, он продемонстрирует, что космический корабль может путешествовать по космосу без топлива.
«Это изменит правила игры, - сказал Най в видео-объяснении и добавил, - может быть, однажды в будущем мы сможем перемещаться от одной звезды к другой».
Использование солнечных лучей для перемещения в любом направлении
Так как технология должна позволить исследователям на Земле маневрировать солнечным парусом так же, как шкиперы управляют своими парусниками, корабль типа LightSail 2 может однажды использовать солнечные лучи для перемещения в любом направлении.
«Солнечные паруса просто идеальны, - сказал Най на пресс-конференции. - Люди размышляют об использовании солнечных парусов в качестве грузовых кораблей для доставки материала на Марс и так далее».
Солнечный парус мог бы помочь нам путешествовать дальше в космосе без топлива, что позволило бы человечеству достичь ближайших звездных систем. Это, в свою очередь, поможет ученым ответить на фундаментальные вопросы о нашем месте в космосе.
«Есть два вопроса, которые все задают: откуда мы все пришли и одиноки ли мы во Вселенной? И если вы хотите ответить на эти вопросы, вы должны исследовать космос, - сказал Най. - Часть этой миссии сейчас уже реализуется».
«И как вы собираетесь туда добраться? Как вы собираетесь отправить космический корабль, особенно на астероид, для поиска имеющихся там минералов?» - спросил он и тут же ответил, - скорее всего, вы собираетесь использовать солнечный парус».
