Новый дифракционный солнечный парус будет эффективней двигать космические аппараты и позволит им маневрировать - «Наука и технологии»

Буквально на днях руководство американского космического агентства НАСА выбрало очередной проект для его дальнейшего развития. В рамках этого проекта, Diffractive Solar Sail, будет разработан солнечный парус, который будет преломлять падающий на него свет, прежде чем он "ударит" в поверхность, обеспечивая крошечный импульс тяги. Такой подход позволит снять зависимость эффективности солнечных парусов от угла падения света, что, в некоторых случаях, даже позволит космическому кораблю совершать маневры, не теряя скорости.

Напомним нашим читателям, что солнечные паруса работают за счет давления, создаваемого солнечным светом, фотоны которого отражаются от поверхности паруса. Сила этого давления весьма и весьма невелика, но, используя парус большой площади, легковесные материалы и большой запас терпения, эта сила может разогнать космический корабль до достаточно приличных скоростей.

Данная идея, зародившаяся в умах фантастов достаточно давно, уже была неоднократно проверена на практике. Первой проверкой был японский космический аппарат с солнечным парусом IKAROS, запущенный в 2010 году. А позже, космический аппарат LightSail 2 при помощи солнечного паруса удерживался на стабильной околоземной орбите и мог совершать там маневры.

Однако, прямая реализация технологии солнечного паруса, которая использовалась в указанных выше экспериментах, еще очень далека от совершенства. Такие солнечные паруса обеспечивают максимальную силу тяги лишь в том случае, если свет падает на их поверхность под оптимальным углом. Это, в свою очередь, ограничивает варианты направления движения космических аппаратов и их возможности к маневрированию.

Эта проблема может быть решена за счет использования известного оптического явления, явления дифракции. Поверхность тончайшей пленки дифракционного солнечного паруса будет покрыта упорядоченными наноструктурами, действующими как классическая дифракционная решетка. Когда солнечный свет будет падать на поверхность паруса под большим углом, он будет преломляться дифракционной решеткой, угол его падения будет выравниваться к близкому до оптимального. И, в конце концов, эффективность работы такого солнечного паруса также будет постоянно стремиться к максимуму.

Ученые, стоящие позади данного проекта, утверждают, что такая технология позволит космическим аппаратам достигать и удерживаться в таких местах космического пространства, которые не по силам традиционным космическим аппаратам. К примеру, солнечный парус будет способен удерживать на полярной околосолнечной орбите спутники, которые будут постоянно следить за Солнцем, что может улучшить наши прогнозы "космической погоды".

И в заключение следует отметить, что после одобрения проект Diffractive Solar Sail стал частью третьего этапа программы НАСА под названием NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). В ближайшем времени группа ученых и инженеров проекта приступит к процессу разработки и оптимизации производства материала дифракционного солнечного паруса. После создания опытных образцов материала будут проведены наземные испытания, и, в случае успеха, в космос отправится испытательный космический аппарат, оснащенный солнечным парусом нового типа.