В космос под парусом: внеземное такси

В космос под парусом: внеземное такси

Уже этой осенью в МГТУ им. Баумана соберут и подготовят к старту солнечный парус, который унесет и поставит на нужное место на околоземной орбите два спутника — миссию «Ярило». О том, как устроены солнечные паруса, и о тонкостях парусной навигации в космосе нам рассказал инженер космических аппаратов, участник проекта «Ярило» Николай Неровный.

Анастасия Шартогашева

27.10.2019

Солнечные паруса во многом похожи на корабельные. Вместо ветра они используют давление солнечного света на зеркальную поверхность, но и те и другие позволяют двигаться вперед без затрат энергии и легко маневрировать. И недостатки у солнечных парусов те же: малая грузоподъемность и ускорение. Но если на море паруса давно уступили место двигателям, то в космосе их, похоже, ждет большое будущее. Есть расчеты, согласно которым парусный космический корабль — это очень удобное средство для путешествий к астероидам и обратно — например, с грузом добытой там руды.

Убрать мачты

В отличие от корабельных, солнечные паруса запросто обходятся без такелажа. Существуют варианты каркасных солнечных парусов, но, по словам Николая, проблем с ними больше, чем с бескаркасными — гелиороторными, которые удерживает в расправленном состоянии не мачта и реи, а центробежная сила. Миссия «Ярило» поднимет как раз такой роторный парус — всего две лопасти, в неактивном состоянии намотанные на катушку, в расправленном — распростертые и кружащиеся. Отсутствие направляющих позволяет предельно облегчить парус. Всю его массу составляет тонкая (12 микрон) полоска полиимидной пленки с алюминиевым напылением — той же, из которой шьют «одеяла» для теплоизоляции в открытом космосе. Чем меньше удельная масса, тем большую тягу может создать парус и тем больше груза может унести.

Николай Неровный

Николай Неровный, выпускник факультета специального машиностроения. Кандидат технических наук по специальности «математическое моделирование». В проекте «Ярило» занимается разработкой бортового программного обеспечения для спутников.

Космическое такси

Задача парусов миссии «Ярило» — доставить оба спутника на свои точки орбиты, рассчитанные так, чтобы спутники попеременно оказывались в тени Земли и наблюдали за звездой непрерывно. Оба спутника будут лететь в одном пусковом контейнере и разойдутся, только покинув его: для этого один из парусов раскроется немного раньше и затормозит спутник, пока второй будет двигаться по изначальной орбите.

«Сегодня для разведения спутников используют похожий способ — с помощью точно рассчитанного поворота солнечных батарей. Но такой способ занимает месяцы, а наша команда собирается вывести «Ярило» на расчетные точки в течение нескольких недель», — объясняет Николай.

О том, что зеркальные пленки можно использовать для навигации в открытом космосе, догадались еще в 1920-е годы, но вплоть до 1990-х уровень развития технологий не позволял создать компактные устройства управления, да и материалов, подходящих для солнечных парусов, не существовало. Все изменилось, когда появились кубсаты — маленькие и легкие спутники — и прочные полимеры, способные выдержать космические перепады температур и радиацию.»Ярило» не станет первой миссией на солнечном парусе: до нее успешно развернулись американские аппараты LightSail-1, LightSail-2, NanoSail-D2 и гигантский японский солнечный парус IKAROS (196 м2). Удачных примеров могло быть и больше, но солнечные паруса часто гибли вместе с ракетами-носителями: в 2005 году Cosmos 1 сгорел вместе с ракетой, выпущенной с подводной лодки «Борисоглебск», а через три года NanoSail-D постигла та же судьба во время неудачного запуска Falcon 1.

Первая работа

Ни один из ранее запущенных космических аппаратов на солнечном парусе не был предназначен для реальной работы в космосе: все они запускались ради проверки и демонстрации возможностей солнечных парусов. Если все пройдет хорошо, «Ярило» станет первым рабочим парусом: его полезная нагрузка — портативные спектрофотометры — будут измерять солнечное излучение, а собранные ими данные позволят ученым предсказывать капризы солнечной погоды, подчас губительные для космической техники и систем связи. Но скорее всего «Ярило» не останется белеть одиноким парусом: японцы планируют запустить парусную миссию OKEANOS к троянским астероидам Юпитера, NASA разрабатывает миссию из 13 кубсатов, которые должны полететь к околоземным астероидам; один из них будет лететь под солнечным парусом. Подобные разработки ведет и Германский центр авиации и космонавтики (DLR).

Статья «В космос под парусом» опубликована в журнале «Популярная механика» (№10, Октябрь 2019).

Основные виды деятельности: Работа на финансовых рынках Консультирование и сопровождение в работе на финансовых рынках Юридические услуги, связанные с регистрацией, перерегистрацией, ликвидацией российских юридических лиц Консультирование в сфере кредитования и защиты прав заёмщика Информационные услуги связанные с ведением бизнеса