Ракеты будущего: Ракета-матрешка из будущего. Она черная, многоразовая и похожа на «Фау-2»

Ракета-матрешка из будущего. Она черная, многоразовая и похожа на «Фау-2»

Компания Rocket Lab показала, как будет выглядеть ее новая ракета среднего класса для запуска огромных группировок спутников. Ее сделают из прочного углепластика, а головные обтекатели установят прямо на первую ступень для многократного повторного использования.

Американско-новозеландская частная компания Rocket Lab провела презентацию новой ракеты среднего класса Neutron. Видео презентации опубликовали на YouTube-канале компании.

Rocket Lab известна запусками сверхлегкой ракеты Electron, миниатюрной нишевой ракеты для запуска до 250 килограмм на низкую орбиту. Несколько лет назад директор этой компании Питер Бек даже пообещал съесть свою шляпу, если когда-либо выйдет за рамки этой ниши и начнет создавать многоразовые или большие ракеты. Интересно, что он сдержал обещание, и в марте 2021 года действительно прокрутил через блендер и съел кепку на анонсе Neutron.

Теперь компания раскрыла подробности конструкции будущей ракеты. «Это не обычная ракета, – заявил Бек, – это то, как ракета должна выглядеть в 2050 году. Но мы создаем ее сегодня».

Neutron и впрямь выглядит довольно необычно, и внешне отдаленно напоминает раннюю немецкую ракету «Фау-2». Ее высота будет равна 40 метрам, диаметр – семи, а на первую ступень установят 7 метаново-кислородных двигателей Archimedes. Этот двигатель планируют испытать в 2022 году, его тяга на уровне моря будет равна 5960 килоньютонов, а удельный импульс достигнет 320 секунд. Ключевой особенностью двигателя станет возможность многократного повторного использования – как выразился директор компании, он должен будет «обладать всеми штуками, которые позволят ему летать вновь и вновь».

Для многократного повторного использования оптимизированы не только двигатели, но и ракета в целом. Она сделана из специального углепластика, разработанного Rocket Lab:

Бек с гордостью демонстрирует, как таран, который смял на стенде алюминиевый лист, просто отскакивает от черного листа углепластика той же толщины, не оставляя на нем и следа.

close

100%

Такая прочная конструкция должна позволить первой ступени Neutron множество раз возвращаться к месту старта и садиться на хвост, подобно Falcon 9 Илона Маска. Для этого на ней установлены аэродинамические рули, компания утверждает, что для управления траекторией будет «максимально использовать атмосферу». Возвращать ракету планируют исключительно к месту старта, без использования дорогостоящих барж. Основная задача конструкции – максимально упростить обслуживание и инфраструктуру, поскольку именно они, а не сама ракета, делают космические запуски столь дорогими. Neutron даже не потребуется стартовая башня, которая является характерной деталью почти всех современных космических запусков.

Но самая заметная особенность Neutron – это конструкция головного обтекателя. Несмотря на кажущуюся простоту, обтекатели стоят довольно дорого, и SpaceX также старается их вернуть для повторного использования. Но при запуске Neutron его не придется возвращать, поскольку он является частью конструкции первой ступени.

Новая ракета чем-то напоминает матрешку: ее вторая ступень устанавливается не на первую, а внутрь нее, под створки обтекателя.

На высоте створки раскрываются, выпускают вторую ступень с полезной нагрузкой и закрываются вновь, после чего ракета идет на посадку. «Выход не в том, чтобы ловить обтекатель – гораздо лучше никогда его не отбрасывать», – заявил директор. Вторая ступень с единственным двигателем Archimedes должна получиться очень легкой и дешевой, и потому пытаться ее использовать повторно не будет смысла.

«Я не мог сдержать слез»: как СССР первым сел на Марс

Как советский аппарат «Марс-3» впервые в истории мягко сел на Марсе, в чем…

02 декабря 09:54

Полезная нагрузка ракеты составит 15 тонн в невозвращаемом варианте и 8 тонн с посадкой первой ступени. В первую очередь, система будет предназначена для запуска крупных группировок спутников, например, для покрытия всей поверхности планеты широкополосной связью. Однако Rocket Lab рассматривает и другие варианты применения, в том числе – запуск в космос людей.

Предыдущая ракета этой компании, Electron, отличается действительно малыми габаритами – ее высота всего 17 метров – и небольшой массой полезной нагрузки, равной 250 килограммам. Кроме того, ее двигатели работают по довольно редкой схеме: если обычно для приведения в действие топливных насосов сжигают часть горючего, то на Electron стоят электродвигатели и аккумуляторы, что упрощает и удешевляет конструкцию.

В скором времени Бек планирует научиться возвращать первую ступень этой ракеты при помощи парашюта и вертолета.

Какими будут космические ракеты в будущем?

Наука
Космос
Ракеты

Какими будут космические ракеты в будущем?

Егор Морозов

Различные космические корпорации и частные компании мечтают о пилотируемых полетах на Луну и даже дальше, на Марс. Конечно, не все идет гладко, хватает аварий и не хватает бюджетов, но одно остается практически неизменным: это может показаться удивительным, но современные ракеты летают не особо быстрее самых первых, появившихся на заре космонавтики в середине прошлого века.

Есть много причин, по которым чем быстрее космический корабль — тем лучше, и так называемые ракеты с ядерным двигателем будут являться в будущем лучшим способом ускорить путешествия в космосе. Они предлагают много преимуществ по сравнению с традиционными ракетами, работающими на горючем, однако такие двигатели еще ни разу не летали в космос, хотя первоначально их разработку начал вести еще Королев в 1958 году.

Зачем нужна высокая скорость?

Первый этап любого космического путешествия предполагает использование ракет-носителей для вывода корабля на орбиту. В них установлены огромные двигатели, сжигающие десятки тонн топлива, и они вряд ли исчезнут в обозримом будущем из-за ограничений, накладываемых гравитацией нашей планеты.

Когда корабль попадает в космос, все становится интереснее. Чтобы избежать земного притяжения и достичь мест назначения в глубоком космосе, корабли нуждаются в дополнительном ускорении. Именно здесь и вступают в игру ядерные системы. Если астронавты хотят исследовать что-то дальше Луны и, возможно, Марса, им придется двигаться очень и очень быстро. Космос огромен, и есть две причины, по которым более быстрые ракеты лучше подходят для дальних путешествий: безопасность и время.

Астронавты во время полета на Марс будут подвергаться воздействию очень высоких (по земным меркам) уровней радиации, которые могут вызвать серьезные долгосрочные проблемы со здоровьем, такие как рак и бесплодие. Радиационная защита может помочь, но она чрезвычайно тяжелая, и чем дольше миссия, тем больше требуется экранирование. Лучший способ уменьшить радиационное облучение — это просто быстрее добраться туда, куда вы направляетесь.

Но обеспечение безопасности для людей на борту — это не единственное преимущество быстрых ракет. Поскольку космические агентства отправляют миссии все дальше в космос, очень важно как можно скорее получить от них данные, ведь чем дольше оборудование находится в недружелюбной космической среде, тем выше шанс его выхода из строя.

Современные зонды летят очень медленно.

Например, Вояджер-2 потребовалось 12 лет, чтобы добраться до Нептуна, где он сделал несколько невероятных снимков, когда пролетал мимо, а зонд «Новые горизонты» добирался до Плутона больше 9 лет. Это очень большие сроки, которые требуют закладывания повышенной отказоустойчивости для всех систем, что делает миссии намного дороже. Для сравнения, ядерные двигатели по самым оптимистичным прогнозам сократят время полета до внешних планет Солнечной системы всего до нескольких месяцев.

Так что высокая скорость — это хорошо. Но почему ядерные системы быстрее?

Современные ракетные двигатели

После того, как корабль вырвался из оков земного притяжения, есть три важных аспекта, которые следует учитывать при разработке любой двигательной установки:

  • Тяга — как быстро двигатель может разогнать корабль;
  • Массовая эффективность — какая получится тяга для определенного двигателя при определенном количестве топлива;
  • Плотность энергии — сколько энергии может произвести определенное количество топлива.


Сегодня наиболее распространенными двигательными установками являются химические реактивные двигатели, то есть обычные ракеты, работающие на топливе. На втором месте с большим отрывом идут электрические двигательные установки на солнечных батареях.

Химические двигательные установки обеспечивают большую тягу, но при этом не очень эффективны, а ракетное топливо не особо энергоемко. Ракета Сатурн V, доставившая астронавтов на Луну, производила 35 миллионов ньютонов силы на старте и несла более 4 300 000 литров топлива. И хотя большая его часть была использована для вывода ракеты на орбиту, ограничения очевидны: требуется много тяжелого топлива, чтобы добраться куда-либо в космосе.

Электрические двигательные установки генерируют тягу, используя электричество, получаемое от солнечных панелей. Самый распространенный способ сделать это — использовать электрическое поле для ускорения ионов, например, в двигателе Холла. Для этого между катодом и анодом в двигателе пускают газ (обычно ксенон), который ионизируется в электрическом поле и, вылетая из сопла, толкает ракету вперед.

Нет, это не картинка из фантастического фильма — это реальные испытания ионного двигателя на ксеноне.


Эти двигатели обычно используются для коррекции орбиты спутников и могут иметь в пять раз более высокую массовую эффективность, чем химические системы. Но они производят гораздо меньшую тягу — на данный момент это лишь единицы ньютонов: для примера, чтобы разогнать таким двигателем автомобиль с нуля до сотни километров в час, вам потребуется почти полдня. Источник электричества — Солнце — по существу бесконечен, но становится все менее полезным, чем дальше от него находится корабль.

Однако у ионных двигателей есть один неоспоримый плюс — крайне низкое потребление топлива. Например, в 2010 году космическому кораблю Deep Space 1 хватило всего 74 кг ксенона при общей массе около 370 кг, чтобы увеличить свою скорость на 4.3 км/c. Кроме того, такие двигатели крайне долгоживущие — время их работы на отказ колеблется около 50 тысяч часов, что составляет почти 6 лет.

Одна из причин, по которой ядерные ракеты являются перспективными, заключается в том, что они предлагают невероятную плотность энергии. Урановое топливо, используемое в ядерных реакторах, имеет плотность энергии, которая в 4 миллиона раз выше, чем у гидразина — типичного химического ракетного горючего. Гораздо легче доставить в космос небольшое количество урана, чем сотни тысяч литров топлива.

А что насчет тяги и массовой эффективности?

Два варианта ядерных ракетных двигателей

Инженеры разработали два основных типа ядерных ракетных двигателей для космических путешествий.

Первый из них называется ядерным тепловым двигателем. Такие системы являются очень мощными и умеренно эффективными. Они используют небольшой ядерный реактор деления, подобный тем, которые ставят на атомные подводные лодки. С его помощью нагревают газ, такой как водород, который затем устремляется через сопло, что и обеспечивает тягу. Инженеры НАСА подсчитали, что полет на Марс на ракете с ядерно-тепловым двигателем будет на 20-25% быстрее, чем на ракете с химическим двигателем.

Ядерные тепловые двигательные установки более чем в два раза эффективнее химических двигателей — это означает, что они генерируют вдвое большую тягу, используя то же количество топлива; при этом они могут обеспечить 100 000 ньютонов тяги. Для сравнения, такая тяга разгонит автомобиль с 0 до 100 км/ч всего за четверть секунды.

Схема ядерного теплового двигателя.

Второй тип — так называемые ядерные электрические двигатели. До сих пор не было построено ни одной такой системы, но идея состоит в том, чтобы использовать мощный реактор деления для выработки электроэнергии, которая затем приводила бы в действие электрическую двигательную установку, такую как, например, двигатель Холла. Такая комбинация очень продуктивна, работая примерно в три раза эффективнее, чем ядерный тепловой двигатель. Поскольку ядерный реактор может создавать много энергии, можно комбинировать различные электрические двигатели для одновременной работы, чтобы генерировать мощную тягу.

Ядерные электрические системы являются лучшим выбором для чрезвычайно далеких миссий, потому что они не требуют солнечной энергии, имеют очень высокую эффективность и могут давать относительно высокую тягу. И хотя ядерные электрические ракеты чрезвычайно перспективны, есть еще много технических проблем, которые нужно решить, прежде чем они будут введены в эксплуатацию.

Почему до сих пор нет ракет с ядерным двигателем?

Основная причина — это так называемый Договор о космосе, который запрещает использовать ядерное вооружение за пределами Земли. В итоге из-за него любые миссии с ядерным топливом на борту проходят тщательную проверку на безопасность, поэтому в космосе обычно можно встретить лишь зонды с РИТЭГами — радиоизотопными термоэлектрическими генераторами, использующими тепловую энергию, выделяющуюся при естественном распаде радиоактивных изотопов и преобразующими её в электроэнергию с помощью термоэлектрогенератора.

А ведь ракеты с ядерным двигателем должны иметь на борту не просто «пассивный» радиоизотопный источник, а целый «активный» ядерный реактор с куда большим количеством топлива. И до сих пор в космосе побывало лишь около десятка кораблей с полноценными реакторами, обеспечивающими смешную выработку электричества около единиц киловатт, чего крайне мало для создания полноценной ядерной двигательной установки. В США, например, лишь в 2019 году администрация Трампа выпустила новую директиву, которая позволяет запускать в космос ракеты с мощными ядерными реакторами. Это и позволяет теперь НАСА создавать такие ракеты — разумеется, в соответствии со всеми рекомендациями по безопасности.

Испытания первого ядерного ракетного двигателя в 1967 году. Сам он слева, на переднем плане часть защиты реактора.

Вместе с этим пересмотром правил НАСА получило 100 миллионов долларов в 2019 году на разработку ядерного теплового двигателя. DARPA также разрабатывает космическую ядерную тепловую двигательную установку для обеспечения национальной безопасности США за пределами околоземной орбиты.

С 2010 года в России начались работы над проектом ядерной электродвигательной установки мегаваттного класса для космических транспортных систем. По словам директора и генерального конструктора ОАО «НИКИЭТ» Юрия Драгунова, чьё предприятие конструирует реакторную установку, к 2025 году планируется создать опытные образцы космической ядерной энергоустановки с термоэмиссионным реактором-преобразователем. К 2030 году должны быть завершены ресурсные испытания и запланированы летные испытания аппарата.

В итоге после 60 лет застоя вполне возможно, что первые ракеты с ядерными двигателями доберутся до космоса в течение десятилетия. Это захватывающее достижение откроет новую эру освоения космоса, позволив нам быстро добираться до Марса, а ученым создавать скоростные зонды для исследования отдаленных уголков Солнечной системы и более глубокого космоса.


iGuides в Яндекс.Дзен —  zen.yandex.ru/iguides.ru


iGuides в Telegram — t.me/igmedia

Купить рекламу

Рекомендации

  • Apple переводит AirPods на USB-С максимально хитрым способом. Тим Кук — гений

  • Стоит ли россиянам брать MacBook за границей в 2022 году? Есть несколько серьезных проблем

  • «Сбербанк» рассказал, как платить айфоном в России без Apple Pay

  • Wildberries увеличил плату за возврат (и урезал лимиты для бесплатного отказа от товара)

Рекомендации

Apple переводит AirPods на USB-С максимально хитрым способом. Тим Кук — гений

Стоит ли россиянам брать MacBook за границей в 2022 году? Есть несколько серьезных проблем

«Сбербанк» рассказал, как платить айфоном в России без Apple Pay

Wildberries увеличил плату за возврат (и урезал лимиты для бесплатного отказа от товара)

Купить рекламу

Читайте также

Apple TV+
Проблемы

Камеры iPhone 14 Pro, Pixel 7 Pro и Galaxy S22 Ultra сравнили по результатам 1000 фотографий

iPhone 14 Pro
Pixel 7 Pro
Galaxy S22

Электронная почта всё ещё жива: в Gmail огромнейшие изменения

Google
Gmail

НАСА — Ракеты будущего

Ракеты будущего

12. 30.10

 

Доктор Франклин Чанг-Диас надеется отправить людей на Марс с помощью VASIMR. Изображение предоставлено: Ad Astra Rocket Company
› Просмотреть увеличенное изображение

Как мы можем путешествовать быстрее в космосе?

С давних времен люди смотрели в космос и интересовались его тайнами. Безбрежность космоса открыла нам разум, но его размер ограничил наши поиски. Мы хотим исследовать далекие миры, но как мы можем путешествовать быстрее, чтобы мы могли отправиться дальше в космос?

Реактивная скорость точно не ответ. Представьте себе путешествие на самолете на Луну с Земли на расстояние около 386 000 км (240 000 миль). Самолету, летящему со скоростью 1600 км/ч (1000 миль в час), потребуется около 240 часов или около 40 дней, чтобы достичь Луны.

Ученые и инженеры с самого начала ясно знали, что единственный способ попасть в космос — использовать ракеты и реактивные двигатели. Транспортные средства и двигательные установки, разработанные для программы «Аполлон», предназначались для достижения Луны. Используя химическую двигательную установку, астронавтам Аполлона потребовалось около 2,5 дней, чтобы добраться до Луны, путешествуя со скоростью более 39000 км/ч (более 24 000 миль/ч).

Космический шаттл использует химическую двигательную установку, основанную как на жидком, так и на твердом топливе. Он сочетает в себе черты ракеты, самолета и планера и предназначен для доставки астронавтов, спутников и других грузов на орбиту Земли. Путешествуя со скоростью примерно 29 000 км/ч (18 000 миль в час), шаттл облетает Землю каждые 90 минут.

Общий расширяемый криогенный двигатель работает на смеси жидкого кислорода с температурой минус 297 градусов по Фаренгейту и жидкого водорода с температурой минус 423 градуса по Фаренгейту. Когда двигатель сжигает свое холодное топливо, вырабатывается газ, состоящий из горячего пара, который выбрасывается из сопла, создавая тягу. Холодное сопло двигателя охлаждает пар, который конденсируется и в конечном итоге замерзает на выходе из сопла, образуя сосульки. Изображение предоставлено: Pratt & Whitney Rocketdyne (используется с разрешения)
›  Просмотреть увеличенное изображение

При использовании современных технологий и космического корабля с химическими ракетными двигателями полет на Марс может занять от шести до девяти месяцев. Из-за выравнивания Марса и Земли наш лучший шанс для запуска появляется каждые 26 месяцев.

Нам нужно найти другие способы добраться до Марса и дальше, и в настоящее время мы рассматриваем альтернативные двигательные установки.

Тепловая ядерная двигательная установка позволяет космическому кораблю двигаться быстрее, обеспечивая более эффективную и легкую систему. Мы не будем использовать ядерные двигательные установки, пока космический корабль не окажется далеко от Земли. Космические корабли по-прежнему будут запускаться с Земли с помощью химических ракетных двигателей или строиться и запускаться в космосе. Ядерная тепловая двигательная установка потенциально может быть более чем в 100 раз мощнее химических систем сопоставимого веса. Подобная система могла бы легко сократить время, необходимое для путешествия на Марс и в другие места в нашей Солнечной системе.

НАСА изучает плазменную двигательную установку под названием проект VASIMR (Магнитоплазменная ракета с переменным удельным импульсом). Франклин Р. Чанг-Диас, первый латиноамериканский астронавт, изучает эту систему. VASIMR работает, используя большой источник электроэнергии (например, ядерную энергию), чтобы затем использовать водород в качестве ракетного топлива. В Солнечной системе много водорода, что, возможно, позволяет запускать космический корабль с двигателем VASIMR только с достаточным количеством топлива, чтобы достичь места назначения. Когда он прибудет, он сможет собрать больше водорода, чтобы использовать его в качестве топлива на обратном пути. По данным НАСА, полет VASIMR на Марс может занять чуть более трех месяцев по сравнению с шестью-девятью месяцами, необходимыми для обычной химической ракеты. Более короткое время полета сокращает время пребывания космонавта в условиях пониженной гравитации и сокращает время, в течение которого космонавт подвергается воздействию космической радиации.

Мы многое хотим увидеть и исследовать в нашей Солнечной системе и за ее пределами. Новые двигательные установки помогут нам добраться туда быстрее.

 

 

Оригинал статьи: http://education.jsc.nasa.gov/explorers/p4.html

Новая эра космических полетов? Многообещающие достижения в области ракетных двигателей

Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (Darpa) недавно поручило трем частным компаниям Blue Origin, Lockheed Martin и General Atomics разработать ядерные тепловые ракеты для использования на лунной орбите.

Такая разработка, если ее запустить, может открыть новую эру космических полетов. Тем не менее, это лишь одно из нескольких захватывающих направлений в ракетном двигателе. Вот некоторые другие.


Вы можете прослушать другие статьи из «Беседы», рассказанные Ноа, здесь.


Химические ракеты

В качестве стандартных двигателей космических кораблей используются химические ракеты. Существует два основных типа: твердотопливные (например, твердотопливные ускорители на космических челноках) и жидкотопливные (например, Saturn V).

В обоих случаях используется химическая реакция для получения очень горячего газа под высоким давлением внутри камеры сгорания. Сопло двигателя обеспечивает единственный выход для этого газа, который, следовательно, расширяется из него, создавая тягу.

Для химической реакции требуется топливо, такое как жидкий водород или порошкообразный алюминий, и окислитель (агент, вызывающий химические реакции), такой как кислород. Есть много других переменных, которые в конечном итоге также определяют эффективность ракетного двигателя, и ученые и инженеры всегда стремятся получить большую тягу и топливную экономичность от данной конструкции.

Недавно частная компания SpaceX провела испытательные полеты своего прототипа ракеты-носителя Starship. В этом автомобиле используется «двигатель с полнопоточной системой сгорания (FFSC)», Raptor, который сжигает метан в качестве топлива и кислород в качестве окислителя. Такие конструкции были испытаны русскими в 1960-х годах и правительством США в 2000-х, но пока ни один из них не летал в космос. Двигатели намного более экономичны и могут генерировать гораздо более высокое отношение тяги к весу, чем традиционные конструкции.

Тепловые ракеты деления

Ядро атома состоит из субатомных частиц, называемых протонами и нейтронами. Они определяют массу элемента — чем больше протонов и нейтронов, тем он тяжелее. Некоторые атомные ядра нестабильны и могут быть разделены на несколько меньших ядер при бомбардировке нейтронами. Это процесс ядерного деления, и он может высвободить огромное количество энергии. Когда ядра распадаются, они также высвобождают больше нейтронов, которые продолжают разрушать большее количество атомов, вызывая цепную реакцию.

В тепловых ракетах ядерного деления газ-топливо, такой как водород, нагревается ядерным делением до высоких температур, создавая газ под высоким давлением в камере реактора. Как и в случае с химическими ракетами, он может выйти только через сопло ракеты, снова создавая тягу. Ракеты ядерного деления не предназначены для создания тяги, необходимой для подъема больших полезных грузов с поверхности Земли в космос. Однако в космосе они гораздо более эффективны, чем химические ракеты — при заданной массе топлива они могут разогнать космический корабль до гораздо более высоких скоростей.

Ядерный ракетный двигатель транспортируется на испытательный стенд в Джекасс-Флэтс, штат Невада, 1967 год.
AEC-НАСА

Ракеты ядерного деления никогда не летали в космос, но они были испытаны на земле. Они должны быть в состоянии сократить время полета между Землей и Марсом примерно с семи месяцев до примерно трех месяцев для будущих миссий с экипажем. Однако очевидные недостатки включают образование радиоактивных отходов и возможность неудачного запуска, что может привести к распространению радиоактивного материала на большую территорию.

Серьезной инженерной задачей является достаточно миниатюризация реактора, чтобы он поместился на космическом корабле. Уже существует бурно развивающаяся промышленность по производству компактных ядерных реакторов, включая разработку ядерного реактора меньшего размера, чем взрослый человек.

Электродвигатель

Основные элементы научной фантастики, настоящие ионные двигатели генерируют заряженные частицы (ионизация), ускоряют их с помощью электрических полей, а затем запускают из двигателя. Пропеллентом является газ, такой как ксенон, довольно тяжелый элемент, который легко заряжается электричеством.

Ионный двигатель NASA Deep Space 1.
НАСА

Когда заряженные атомы ксенона ускоряются из двигателя, они передают космическому кораблю очень небольшое количество импульса (произведение массы и скорости), обеспечивая плавную тягу. Хотя ионные двигатели медленные, они являются одними из самых экономичных из всех методов движения космических кораблей, поэтому они могут продвинуть нас дальше. Ионные двигатели обычно используются для управления ориентацией (изменение направления, в котором смотрит космический корабль) и рассматривались для спуска с орбиты старых спутников.

Современные ионные двигатели питаются от солнечных элементов, что делает их работающими на солнечной энергии и требует очень мало топлива. Они использовались в миссии Esa SMART-1 на Луну и в миссии Bepi-Colombo на пути к Меркурию. НАСА в настоящее время разрабатывает высокомощную электрическую двигательную установку для Лунных ворот, аванпоста, который будет вращаться вокруг Луны.

Солнечные паруса

В то время как для движения обычно требуется определенное топливо, более «зеленый» метод, основанный только на солнечном свете.

Солнечный парус Икарос.
Павел Хрдличка, Википедия, CC BY-SA

Паруса полагаются на физическое свойство сохранения импульса. На Земле мы привыкли видеть этот импульс как динамическое давление частиц воздуха, вдувающихся в лист при движении под парусом, толкающих судно вперед. Свет состоит из фотонов, которые не имеют массы, но имеют импульс и могут передавать его парусу. Поскольку энергии отдельных фотонов очень малы, для любого заметного ускорения требуется чрезвычайно большой размер паруса.

Прирост скорости также будет зависеть от того, насколько далеко вы находитесь от Солнца. На Земле мощность, получаемая от солнечного света, составляет около 1,3 кВт на квадратный метр. Если бы у нас был парус размером с футбольное поле, это равнялось бы 9,3 МВт, обеспечивая очень низкое ускорение даже для объекта с малой массой.

Солнечные паруса были испытаны японским космическим кораблем IKAROS, который успешно пролетел мимо Венеры, и Lightsail-2 Планетарного общества, который в настоящее время находится на орбите вокруг Земли.

Один из способов повысить эффективность и уменьшить размер паруса — использовать лазер для движения космического корабля вперед. Лазеры производят очень интенсивные лучи фотонов, которые можно направить на парус, чтобы обеспечить гораздо более высокое ускорение, но их необходимо построить на околоземной орбите, чтобы избежать потери интенсивности в атмосфере. Лазеры также были предложены в качестве средства удаления космического мусора — свет от лазера может замедлить часть орбитального мусора, который затем упадет с орбиты и сгорит в атмосфере.