Журнал «Вокруг Света» №5 за 2001 год

Для межзвездных полетов ракетам с учетом огромных расстояний и очень большой скорости требуется такое количество топлива, что они просто не в состоянии нести свой собственный вес. А потому оптимальным решением этой проблемы и могут стать космические парусники, не требующие топлива. Это – корабли с тонкими отражающими парусами, которые направляются солнечным светом, микроволновыми или лазерными лучами, подобно тому как ветер наполняет паруса океанских судов. Именно солнечные лучи станут основным источником движения гигантских конструкций. Космический парусник станет самым грандиозным сооружением в деле строительства летательных аппаратов. Его размеры превысят 400 метров (четыре футбольных поля).

На сегодняшний день основным претендентом в качестве материала для солнечного паруса является так называемое углеродное полотно. Плотность его такова, что квадратный метр паруса весит не более 3 грамм. После отделения от ракеты-носителя полотно разворачивается в космическом пространстве огромным шатром.

Исследовательские работы по выбору подходящего материала продолжаются, ведь необходимо еще и еще раз проверить его эксплуатационные качества, в частности прочность при крайне высоких и крайне низких температурах.

Основной задачей исследователей является осуществление полетов за пределы Солнечной системы, которые создадут основу для будущих межзвездных путешествий. Это позволит максимально быстро развивать необходимые технологии, которые существенно повысят безопасность и надежность космических перелетов, да к тому же снизят их стоимость.

О существовании светового давления ученые подозревали довольно давно. Первым исследователем, отметившим это явление, был Иоганн Кепплер, еще в XVII веке проводивший астрономические наблюдения, в том числе и за кометами. Тот факт, что хвост кометы отклоняется от Солнца при приближении к нему кометы, позволило предположить ученому существование давления, оказываемого солнечными лучами. Однако экспериментально в лабораторных условиях существование давления света было доказано только в 1900 году. На Земле, и вообще вблизи какого-нибудь крупного космического тела (планеты или ее спутника), невооруженным глазом определить такое давление невозможно, так как сила давления светового потока на несколько порядков слабее силы притяжения.

Кометы же – тела по космическим меркам небольшие, следовательно , мала и сила притяжения к ним. Поэтому для мельчайших частиц пыли, из которых и состоят хвосты комет, действия сил притяжения со стороны кометы и давление солнечного света сопоставимы по величине.

В связи с ростом потребляемой энергии на Земле и ухудшением экологии ученые изучают возможности более широкого, чем ранее, использования солнечной энергии. Уже существуют проекты космических электростанций на околоземных орбитах, основанных на преобразовании солнечной энергии в энергию сверхвысокой частоты и передаче ее на Землю.

Основная трудность в осуществлении этих проектов заключается в неудовлетворительной пока точности наведения излучателя энергии станции на приемную антенну на Земле, а также в необходимости создания этих антенн больших габаритов…

Вероятно, в будущем эти проблемы будут решены. Однако околоземные электростанции нельзя делать со слишком большими рабочими площадями из-за создания на Земле тени. Это значит, что космический аппарат должен находиться на более или менее постоянном расстоянии от Земли, но при этом не на околоземной орбите.

А потому он должен быть оснащен мощными двигателями, способными потреблять львиную долю вырабатываемой ими энергии. Выходом может стать расположение аппарата в окрестности одной из точек, в которой уравновешены силы притяжения Солнца, Земли и центробежная сила (речь идет о точке либрации, находящейся в тени Земли). Чтобы аппарат оставался в этой окрестности, достаточно использовать маломощные двигатели.

И тут возникает весьма привлекательная идея: а нельзя ли использовать в качестве источника энергии солнечный ветер? Ведь тогда аппарату вообще не нужен запас топлива, так как срок его службы будет ограничен только естественным старением техники. Уже в 20-х годах прошлого века появились первые проекты подобных летательных аппаратов, а в конце 70-х отечественными учеными была доказана теоретическая возможность управления космическим аппаратом силами светового давления в точках либрации.

Оснастив такой аппарат, например, рефлектором с большой площадью отражающей поверхности, выполненным из тонкой зеркальной пленки, и расположив его так, чтобы он освещался Солнцем, можно будет осуществить подсветку «ночной» стороны поверхности Земли или Луны (или отдельных участков этой поверхности). Со временем из таких конструкций может быть образована связка в виде кольца, вращающегося относительно прямой Солнце – Земля.

Что такое точки либрации?