Нанотехнологии. Правда и вымысел

Значительный интерес представляют разработки так называемых органических светодиодов (organic light emitting diode, OLED), основанных на различных формах зеленого флуоресцентного белка (GFD). В перспективе GFP могут быть использованы при создании мониторов, телевизоров, различных дисплеев и т. п., совершенно безвредных для окружающей среды и потребляющих ничтожно малое количество энергии.

В данной главе необходимо остановиться на уникальной разработке отечественных ученых и практиков из ракетнокосмической отрасли по созданию на околоземной орбите крупногабаритных солнечных отражателей.

Академик РАН Юрий Павлович Семенов в докладе «Новые российские технологии в ракетно-космической технике последних лет» рассказал о некоторых результатах уникального эксперимента, который не был до конца реализован и, на наш взгляд, может быть успешно решен за счет новых достижений в области нанотехнологий.

Эксперимент заключался в реализации идеи использовать плоские космические отражатели для передачи световой энергии Солнца на поверхность Земли. Идея использования такого отражателя, а также солнечного паруса для межпланетных перелетов была высказана еще в 20-х годах Ф. А. Цандером. Он впервые рассмотрел несколько конструкций этого устройства, наиболее целесообразная из которых была подробно описана в 1924 году в неопубликованном варианте статьи «Перелеты на другие планеты».

Наверное, любой из нас играл в детстве с «солнечным зайчиком», зеркалом направляя отраженный солнечный свет в темные уголки двора. Теоретически было рассчитано, что солнечные отражатели можно эффективно применять и для освещения отдельных участков Земли, если площадь рефлектора будет составлять 5000-10 000 м2 (рис. 52). При планировании эксперимента главной задачей являлось обеспечение минимизации массы отражателя и его автоматического развертывания из транспортного положения, а также последующее позиционирование на заданные участки земной поверхности.

Уже на тот период времени в распоряжении ученых были разработки по изготовлению зеркальных отражателей (рефлекторов) из полимерной металлизированной пленки нанометровой толщины. Устройство должно было развертываться в рабочее положение, а затем сохранять необходимую округлую форму с помощью центробежных сил, возникающих при вращении отражателя вокруг оси, перпендикулярной его плоскости.

В начале 90-х годов прошлого столетия РКК «Энергия» приступила к практической реализации этой идеи, а в феврале 1993 года был проведен первый демонстрационный эксперимент «Знамя-2». После отстыковки грузового космического корабля «Прогресс М-15» от российской орбитальной станции «Мир» на консольной части «Прогресса» успешно развернули двадцатиметровый отражатель из алюминизированной пленки ПЭТФ-ОА толщиной 7 мкм и массой 4,2 кг (рис. 53).

Рис. 52. Подсветка ночной поверхности Земли ««солнечным зайчиком» (эксперимент ««Знамя-2»)

Рис. 53. Грузовой космический корабль ««Прогресс М-15» с солнечным отражателем в ходе автономного полета 4 февраля 1993 года (рисунок с сайта www.vivovoco.rsl.ru)

Формообразование бескаркасного пленочного отражателя, как и рассчитывали, осуществлялось центробежными силами, возникавшими при вращении барабана и принудительном сматывании секторов отражателя с катушек с помощью электромеханических приводов.

Анализ телевизионной и телеметрической информации, переданной в Центр управления полетами с орбитальной станции «Мир», подтвердил правильность принятых технических решений. Отражатель действительно смог осуществить подсветку земной поверхности отраженными солнечными лучами в автоматическом режиме на одном витке вокруг Земли. Эксперимент также подтвердил правильность основных принципов и расчетных методик, послуживших базой для разработки нового направления в создании крупногабаритных бескаркасных пленочных конструкций (солнечных отражателей и солнечных парусов). Казавшаяся фантастической идея направления солнечного света на отдельные участки Земли была реализована российскими учеными и конструкторами.

Через пять лет, 25 октября 1998 года, грузовой корабль «Прогресс М-40» с доработанной экспериментальной установкой «Знамя-2,5» на борту стартовал с космодрома Байконур в Казахстане. Новый отражатель был выполнен с учетом замечаний, поступивших в ходе первого эксперимента и имел диаметр 25 м. Подсветку земной поверхности планировали осуществлять в двух режимах: автоматическом и ручном — на 16 витках вокруг Земли при общей продолжительности эксперимента 24 ч. Диаметр светового пятна на Земле должен была составить 6–8 км, а яркость космического освещения — около 2–5 лунетт (в 2–5 раз выше освещения в полнолуние).