NASA запустит в космос солнечный парус площадью 1444 м2

Рекордный солнечный парус должен быть создан через три года, а стартует он примерно через год после создания (иллюстрация NASA).

Американское аэрокосмическое агентство намерено построить космический аппарат с серебристым полотнищем, площадь которого в семь с лишним раз больше, чем у любого солнечного парусника, когда-либо отправлявшегося в космос.

Парус-гигант разрабатывается в кооперации калифорнийской компании L’Garde, Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) и NASA. Проект запущен в рамках программы технологических демонстрационных миссий (Technology Demonstration Missions).

Новый аппарат должен нести квадратный парус со сторонами по 38 метров. Для сравнения напомним, что первый американский солнечный парусник — NanoSail-D — оснащён скромным полотнищем площадью 9,3 м2. А первый в мире парусник, показавший реальное ускорение за счёт света, японский IKAROS, может похвастать 200 «квадратами».

Крупнейшие на данный момент космические солнечные паруса построены в США и Европе. Но испытаны они пока только на Земле (в том числе в вакуумной камере). Все эти устройства в развёрнутом виде обладают квадратными полотнами со сторонами по 20 метров. В одном из таких проектов (ISP, верхний снимок) принимала участие компания L’Garde (фото ptbmagazine.com, D. Kassing, NASA).

"Японец", ставший заодно и первым в мире парусником, покинувшим околоземную орбиту, успешно выполнил свою миссию летом 2010 года, а американский аппарат расправил парус лишь в январе 2011-го.

Кстати, последний до сих пор летает вокруг Земли, постепенно снижая высоту. Сейчас она насчитывает менее 135 километров. Первоначальная между тем составляла примерно 650 км.

Наземная съёмка парусника NanoSail-D в январе, апреле и августе 2011 года (фотографии Vesa Vauhkonen, R. Vandebergh, Clay Center Observatory/Ron Dantowitz).

Американцы говорят, что одна из потенциальных задач для солнечных парусов – это сведение с орбиты отработавших свой срок спутников. Тут свою роль играет не только давление света, но и сопротивление атмосферы, возникающее при движении большой тонкой плёнки.

Как раз точное измерение взаимодействия паруса и окружающей среды значилось одной из важнейших целей полёта «наносейла». Она и была достигнута.

Инженеры нашли, что из-за специфического соотношения собственного вращения паруса и его обращения вокруг планеты NanoSail-D испытывает чуть меньшее сопротивление воздуха, чем предполагалось до старта. Так что в космосе спутник задержался дольше предсказанного и может остаться там ещё несколько месяцев.

Но инженерам этого мало. Новый демонстратор-гигант предназначен для длительной проверки куда больших премудростей «хождения под парусами» в космосе.

ISP – это попытка представить, как должен быть устроен солнечный парус, удерживающий в нужном месте спутник системы раннего предупреждения о солнечных бурях. Обратите внимание на небольшие лопасти на углах гигантского «платка». Эти управляемые фрагменты полотнища, по идее, должны помогать в коррекции формы и ориентации паруса (иллюстрации с сайта lgarde.com).

Новый аппарат проверят на поддержание стабильности столь крупного паруса. Авторы проекта протестируют контроль за его ориентацией в пространстве и орбитальными параметрами самого парусника, повествует Gizmag. При этом будут использованы наработки, появившиеся ещё в проекте ISP.

Старт паруса-рекордсмена намечен на 2015 или 2016 год. Для снижения расходов на миссию аппарат планируется запустить как попутную нагрузку вместе с каким-нибудь другим спутником на борту коммерческого носителя.

По мнению учёных, солнечный парус большой площади пригодится не только в роли тяговой системы для межпланетных станций, но и в качестве уборщика космического мусора.

Солнечный парус также способен поддерживать аппарат на некеплеровой орбите, например, на практически стационарной позиции над полюсом Земли, откуда он мог бы непрерывно наблюдать за одним из полушарий планеты.

Кроме того, слабая, но зато постоянная тяга паруса может удерживать спутник в так называемой псевдоточке Лагранжа, на линии между нашим родным домом и Солнцем, но втрое дальше от Земли, чем в настоящей точке Лагранжа.

Такой зонд (к слову, некогда прорабатываемый в рамках проекта GeoStorm) был бы идеальным сторожем. Он мог бы предупреждать человечество о наступающей на планету солнечной буре за время от 45 минут до пары часов перед ударом стихии, против 15-30 минут, достижимых для обычного аппарата в точке Лагранжа.

В перспективе же парусник достаточной площади мог бы сыграть роль межзвёздного разведчика. За несколько месяцев он набрал бы приличную скорость, необходимую для того, чтобы быстро покинуть Солнечную систему.

Но все эти заманчивые вещи немыслимы без предварительного испытания технологии маневрирования и всяческого «хождения галсами». Именно это и должен продемонстрировать будущий 40-метровый парус NASA.



Компания SpaceX анонсировала многоразовую космическую систему

3 октября 2011

Стартовала первая китайская космическая станция

29 сентября 2011

Американцы представили проект мощнейшей ракеты в мире

15 сентября 2011

Американо-европейская ракета получила помощь NASA

14 сентября 2011

Стартовала репетиция высадки людей на астероиде

31 августа 2011
  • Сергей Скалба  4 октября, 18:27
    Теперь надо построить хороший «фонарик» и направить на этот парус. Пущай полетает.
    ОтветитьНравится
  • Ульяна Дорошенко  15 октября, 23:13
    Фонарик уже «постоили» до нас. Он называется Солнце...
    ОтветитьНравится
  • Сергей Скалба  17 октября, 14:50
    Я имел ввиду другое: напрвил такой фонарик на парус, и гоняшь его по космосу, где-нибудь на дальних рубежах Солнечной системы.
    ОтветитьНравится
  • Николай Рейм  4 октября, 18:54
    задачи у паруса не могут быть сугубо мирные, что то не договаривают ребята.
    ОтветитьНравится
  • Александр Гэдзь  4 октября, 20:11
    Никак на Рассею замахнулись, хотят потоптать её своими грязными сапожищами, при ночном солнечном освещении.
    ОтветитьНравится
  • Ульяна Дорошенко  5 октября, 01:50
    А какой смысл янкам «замахиваться и топтать вашу рассею сапожищами»? :)

    У них других дел невпроворот:
    «построили аналог живой клетки из транзисторов» или
    «создали электронную чашку Петри», или
    «испытан новый тип компьютерной памяти»...

    ОтветитьНравится
  • Александр Вихров  5 октября, 05:42
    Тем более, что Россия итак сырьевая колония. Зачем её ракеты непонятно.
    ОтветитьНравится
  • Владимир Тыщенко  5 октября, 08:46
    Когда недавно Европа осталась без газа совсем на чуть чуть, миру Россия не показалась колонией. Скорее наоборот многие жаждут избавиться от такой зависимости европы от россии.
    ОтветитьНравится
  • Владимир Тыщенко  5 октября, 08:50
    Так то ученые...политикам эти Петри до лампочки. У них другие задачи))
    ОтветитьНравится
  • Сергей Жуков  5 октября, 09:06
    В статье написано, что парус за несколько месяцев может набрать приличную скорость для полетов за пределы солнечной системы.
    Несколько месяцев это сколько? И что за скорость он способен набрать?
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  5 октября, 10:40
    Это сказано не про описываемый конкретный парус, который на 1444 кв м, а вообще про паруса столь солидной и больше площади. Соответственно и скорости могут быть разными.
    ОтветитьНравится
  • Евгений Гордиенко  5 октября, 12:20
    Ага, а еще можно запустить на около солнечную орбиту аппараты, которые будут фокусировать плотный поток солнечного ветра точно на парус )))
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  5 октября, 13:14
    Эти направляющие сами будет сносить чёрте знает куда. И потом, солнечный парус движется не от солнечного ветра, а от давления света. От ветра там силы на нём крайне малы.
    ОтветитьНравится
  • Евгений Гордиенко  5 октября, 14:56
    Ну так на близкой орбите солнечной, удельное давление света (на единицу площади) намного больше, и уменьшается с увеличением радиуса, пропорционально площади поверхности сферы, то есть пропорционально квадрату радиуса. Что мешает фокусировать расходящиеся лучи с помощью обычной оптической линзы, ну или не совсем обычной, я не силен в оптике если честно ))) просто идея возникла.
    ОтветитьНравится
  • Евгений Гордиенко  5 октября, 14:57
    Другой вопрос конечно, что с удалением паруса, фокусное расстояние все время будет меняться, но я думаю, это тоже можно как-то корректировать, установив систему линз.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  5 октября, 19:55
    «С помощью линзы..» ОК. Предположим, у вас парус 1000 кв м, а вы хотите на него собрать свет с площади (перпендикулярной лучам от Солнца) 10 000 кв м. Вам понадобится линза именно такой площади. Но если вы её покроете светоотражающим материалом, и выкинете само стекло, оставив только рамку — у вас получится просто ещё один парус, но на 10 000 кв м. Он и будет замечательно лететь куда вам надо, создавая большую тягу. И первый парус вам не потребуется.
    И зачем тогда создавать на орбите две огромные конструкции, когда можно обойтись одной? Что вы выигрете от двухступенчатой схемы (линза плюс парус). Разве что массу паруса. Но современные солнечные паруса — это плёнки толщиной в микроны, они и весят не много. Словом, чем создавать дополнителные сложности, просто нарастите размер паруса. Да, масса его тоже вырастет, но вес полезной нагрузки (исследовательского аппарата) — нет. Так что выигрыш в ускорении вы получите.
    ОтветитьНравится
  • Евгений Гордиенко  5 октября, 21:23
    Не согласен. Есть парус 1000 кв.м. Давление света которое он на себе ощущает обратнопропорционально квадрату расстояния до солнца, это значит, что находясь около солнца, он ускорялся бы куда быстрее, а при удалении, сила его толкающая будет резко падать. Рядом с солнцем концентрация лучей высока, и не нужно делать большую линзу, можно сделать те же 1000 кв. м. и сфокусировать ее свет так, чтобы весь этот пучок дошел до 1000 кв. м паруса. Без линзы, этот пучок рассеется и давление на парус будет в (R/r)^2 раз меньше, где R- расстояние от солнца до паруса, r — расстояние от солнца до линзы.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  6 октября, 22:44
    Евгений. Если без расхождения пучка, так у вас не линза, а прямо лазер какой-то получается.. Фантастика. Ну допустим, допустим. Но усложнение всей системы — очень большое. А уж про необходимую точность наводки луча и говорить нечего. Нет, гораздо разумнее сделать просто парус пбольше.
    А если уж хочется запрячь концентрированный поток, может и правда лучше поставить яркий лазер или несколько на околоземной орбите или на Луне — и подсвечивать ими улетающий парус?
    ОтветитьНравится
  • Михаил Тоцких  8 октября, 23:24
    Евгений, зачем городить огород, когда можно давление света компенсировать некеплеровской орбитой?
    ОтветитьНравится
  • Евгений Гордиенко  11 октября, 10:18
    Михаил, не понял вашего замечания про некеплеровскую орбиту. Вы что конкретно имели ввиду? Мы вообще-то не компенсировать хотим, а наоборот усилить. Или вы имеете ввиду, что можно запустить отражатель на некеплеровскую орбиту?
    Объясните мне дураку, а что, действительно сложно сфокусировать свет, чтобы снизить его рассеивание?
    Проблема с наводкой мне кажется решаемой.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Жуков  5 октября, 13:34
    Поставить на луне лазер и не париться...
    ОтветитьНравится
  • Александр Амелькин  5 октября, 20:16
    «похвастаться 200 „квадратами“» — это как читать надо?

    двести квадратами?
    двумястами квадратами?

    И то, и другое некорректно. Должно быть «двумястами квадратов», потому что похвастаться чем? Двумя сотнями. Двумя сотнями чего? Квадратов.

    ОтветитьНравится
  • Александр Химич  6 октября, 06:46
    А почему на заглавной картинке солнечный парус тянется К солнцу, а не ОТ него? И тянет за собой зелёный трос. Это мне одному так кажется?
    ОтветитьНравится
  • Удалить  6 октября, 08:51
    Парус первоначально установят на околоземную орбиту, а «зеленый трос» это трек орбиты.
    Первоначально парус будет вращаться вокруг Земли постепенно набирая скорость за счет того что будет подставлять к солнцу стороны с различным альбедо, что будет давать различные ускорения при движении к солнцу (торможение меньше) и от него (ускорение больше).
    Есть еще вариант складывать парус и избежать торможения при движении к солнцу, но возрастает вероятность повреждения паруса.
    Так аппарат может достичь третьей космической скорости, а в теории >0,1c

    Вообще считаю более перспективным создавать комбинированный аппарат, на тяге солнечного излучения и ветра, плюс ионные двигатели.
    В свете новых разработок гибких фотоэлектрических элементов их можно нанести на поверхность паруса получая энергию для ионного двигателя. А рабочим телом для ионника будет ионный поток солнечного ветра. Да это много хуже по эффективности чем иметь запас рабочего тела на борту, т.к. количество истекающих ионов будет крайне мало, но зато «даром» получаем дополнительный импульс не заботясь о запасах.

    ОтветитьНравится
  • Александр Химич  6 октября, 23:39
    Спасибо, теперь понял.
    ОтветитьНравится
  • Александр Горев  6 октября, 08:41
    Не понимаю, как они собираются запрягать спутники в эти паруса? Одно дело лететь по прямой от солнца, а другое — вокруг земли. Облетая Землю, парус полпути будет обращен к солнцу одним боком, а полпути другим. Получается полпути тормозить, а полпути ускоряться...
    ОтветитьНравится
  • Удалить  6 октября, 10:01
    Спутник много тяжелее паруса, с помощью относительно несложной механики можно переориентировать парус как угодно относительно спутника и соответственно солнца. При движении от солнца, парус можно выставить отражающей стороной к солнцу, при движении к солнцу — ребром к солнцу. При промежуточных положениях орбиты — под необходимым углом к солнцу.
    В безвоздушном пространстве переориентация даже такого паруса не невозможная задача. Тем более используется каркасная схема паруса, а не центробежная. С центробежной переориентацию выполнить сложнее, хотя тоже не невозможно.
    ОтветитьНравится
  • Александр Горев  6 октября, 15:47
    Получается, придется тратить энергию и ресурс корректирующих двигателей на бесконечное ориентирование этого паруса. Долго ли спутник так протерпит?
    ОтветитьНравится
  • Удалить  6 октября, 16:14
    двигатели — обычные электрические сервоприводы, рассчитанные на космос, питаются от солнечных батареек, пролетит очень долго без каких либо проблем, пока не удалится достаточно далеко от солнца. Но к тому времени он уже встанет на разгонную незамкнутую траекторию по направлению от солнца во внешний космос ... а там особо корректировать положение паруса уже не нужно.
    Предполагаю можно использовать шаговые двигатели — у них ресурс вполне нормальный. Скоростей больших для ориентации не надо.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Иванов  10 декабря, 03:05
    Лишь мысли вслух.
    1) Парус и батареи. Практически источник энергии одинаков, вот только назначение разное. У паруса — чисто кинетическая, для батарей же — потенциальная. У паруса — все, что пришло и отразилось, придало импульс (минус, правда, собственное еще излучение). Батарея наоборот поглощает с КПД, зависящим от фотоэлемента.
    2) Теоретически решаемая задача коррекции импульса. Оценить максимальное изменение скорости аппарата, управляемого вот таким вот парусом. Соизмерима ли эта величина с падением разогнанного до 1-ой космической спутника (средней тяжести и габаритов) на поверхность Земли ввиду малых природных тормозящих сил (ионосфера, гравитация Солнца, прочее). Т.е. спутники ультрадолгого использования с парусной автораскрывающейся/закрывающейся корректировкой в принципе возможны?
    ОтветитьНравится
  • Антон Брандт  5 декабря, 10:49
    испытания сабжа прошли отлично. через год планируется запуск. если всё пройдет без косяков, то в следующее десятилетие сс заполонят сабжевые зонды, а к тому времени, когда маск планирует слетать на марс (к 2030) вполне возможно будут отправлены первые межзвездные парусники. всего за пару месяцев они обгонят вояджеры и покинут пределы сс. скрестим пальцы и от души выматерим создателей сабжа, что бы всё у них получилось.
    источник compulenta.computerra.ru/universe/explore/10010432/
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  5 декабря, 11:14
    -- фсё это глупости Антон.. надо строить новый тип коскоров .. (космических кораблей-мой термин).
    ОтветитьНравится
  • Сергей Новиков  5 декабря, 12:26
    Антон Брандт 5 декабря, 10:49 : «всего за пару месяцев они обгонят вояджеры и покинут пределы сс»

    ну, и что? да, вполне можно научиться пулять камни достаточно далеко и быстро.. но абсолютно недостаточно, чтобы наладить коммуникацию на межзвездных расстояниях со временами обмена сообщениями, характерными для времени жизни человека (хотя мы видим, что для компьютерной техники характерные времена обмена сообщениями опускаются все глубже на фундаментальный уровень элементарных частиц, и характерное время появления принципиально новых технологий исчисляется уже несколькими годами. а дальше все еще более ускорится!

    нет, дальние межзвездные путешествия классических объектов для нас не представляют никакого интереса..

    ОтветитьНравится
  • Александр Иерархов  5 декабря, 14:06
    Отправить этого дурака светом... Нехай летит...
    ОтветитьНравится
  • Антон Брандт  5 декабря, 14:07
    практического не представляют. но это идея. мечта. символ. как вояджеры — предмет гордости и величайшее достижение космонавтики земли. ей богу, устремленные к звездам парусники меня впечатляют больше, бороздящих марс роверов.
    ОтветитьНравится
  • Александр Иерархов  5 декабря, 14:09
    Сергей Асташкин 5 декабря, 11:14
    надо строить новый тип коскоров .. (космических кораблей-мой термин).
    ---------------------------------------------------------------------------------------

    Нельзя ли подробнее про сии «коскоры»? Это не кокосы случаем? А то опечатка мож...

    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  5 декабря, 19:36
    -- кто обгонит вояджеры за пару месяцев ?
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  5 декабря, 19:41
    -- тяга падает обратно пропорционально квадрату расстояния.. нужно парусники запускать с орбиты пониже Меркурия..
    ОтветитьНравится
  • Александр Иерархов  5 декабря, 19:44
    Сергей Асташкин 5 декабря, 19:36
    -- кто обгонит вояджеры за пару месяцев ?
    -------------------------------------------------------------------------

    Асташкин?

    ОтветитьНравится