На орбите подняли солнечный парус — он позволит путешествовать в космосе налегке А еще его можно увидеть с Земли (увы, не из России)

Космический аппарат LightSail 2 развернул солнечный парус на околоземной орбите

LightSail 2 — это небольшой космический зонд, который был задуман и спроектирован Планетарным обществом (Planetary Society), — некоммерческой организацией, объединяющей энтузиастов освоения космоса. Среди них, например, известный популяризатор Билл Най (тот самый, который Bill Nye the science guy). Аппарат был запущен на орбиту 25 июня на ракете Falcon Heavy компании SpaceX. Около месяца он провел на орбите, пока на Земле шла подготовка к операции по раскрытию паруса. 23 июля его удалось успешно развернуть — о том, что двигатели, выдвигающие жесткие стрелы, к которым крепится парус, отработали штатно, Планетарное общество сообщило в твиттере.

LightSail 2 — пятикилограммовый спутник размером с боксерский ринг

LightSail 2 относится к классу микроспутников формата CubeSat. Его размеры — всего 11×11×34 сантиметра. В этот объем упакованы камера, четыре лепестка солнечных батарей, литиевые аккумуляторы, системы авионики, антенна и даже мини-DVD с именами и фото членов Планетарного общества. Но, конечно, главная нагрузка аппарата — это светоотражающий парус из тончайшего материала и система его крепления. Последняя представляет собой четыре плоские стрелы из кобальтового сплава, которые выдвигаются из корпуса подобно металлической линейке в строительной рулетке. Между этими стрелами крепятся четыре треугольных лепестка квадратного паруса. Их общая площадь составляет 32 квадратных метра, а сторона — чуть больше пяти метров. Сам парус изготовлен из металлизированного майлара (он же лавсан, он же полиэтилентерефталат) толщиной в 4,5 микрона. Это означает, что 200 слоев такого материала будут иметь толщину менее 1 миллиметра. Из подобного материала делают блестящие спасательные покрывала, которые можно часто увидеть в кино.

Легкий зонд улетел на самой тяжелой современной ракете. И в хорошей компании

Запуск LightSail 2 прошел в рамках исследовательской миссии STP-2 министерства обороны США. Одновременно с ним на орбиту были выведены еще 23 спутника общей массой в 3,7 тонны. Среди них есть крупные аппараты вроде DSX ВВС США, — он будет заниматься изучением влияния магнитосферы Земли на электронику и другие компоненты космического оборудования. Кроме того, были запущены несколько наноспутников и университетских проектов. SpaceX рассматривает миссию как важный для себя этап на пути сертификации ракеты-носителя Falcon Heavy для военных запусков. Интересно, что, в отличие от других небольших аппаратов в составе миссии, LightSail 2 попал на орбиту не непосредственно с ракеты-носителя, а в составе миниатюрного блока Prox-1, оснащенного самостоятельной системой управления, камерой и солнечными батареями. Первоначально планировалось, что Prox-1 станет миниатюрным разгонным блоком c собственными двигателями, но из-за технических сложностей от двигателей пришлось отказаться и он остался просто отделяемым контейнером для выведения LightSail 2.

Солнечный парус нужен, чтобы путешествовать в космосе налегке

Фотоны, частицы электромагнитного излучения, не имеют массы покоя, но имеют импульс. Это означает, что при поглощении материалом — и тем более при отражении от него — этот импульс движения будет передаваться телу, с которым фотон взаимодействовал. Величина этого импульса крайне мала и ученым понадобилось много лет, чтобы придумать экспериментальную систему, где его можно было бы измерить на фоне тепловых колебаний и шума. Зато солнечный свет — единственный доступный в космосе источник импульса, который вы не обязаны приносить с собой с Земли. Реактивные двигатели, даже самые совершенные среди них, требуют для работы расхода рабочего тела — то есть выброса какой-либо массы в направлении, противоположном направлению движения. Свет же в космосе придает ускорение всякому телу «бесплатно», без расхода рабочего тела. При этом единственное, что требуется для полета — правильно собрать этот свет и направить. Ускорение от солнечного паруса аппарат может получать постоянно, а не в ходе коротких включений реактивных двигателей. Это особенно важно при путешествии на дальние расстояния, когда время, за которое можно набрать достаточную скорость, очень велико.

LightSail 2 поможет оценить старую идею, которую до сих пор толком не удавалось проверить в космосе

Непосредственным предшественником нынешнего аппарата стал LightSail 1, запущенный тем же Планетарным общество в мае 2015 года. Тогда аппарат удалось успешно вывести на орбиту и испытать механизм раскрытия паруса. Однако параметры орбиты не позволяли протестировать саму идею светоплавания — на высоте, где находился спутник, плотность атмосферы была слишком высокой, чтобы сравниться с небольшим ускорением от солнечного света. В результате спутник пробыл на орбите около 30 дней и сгорел в атмосфере.

До проекта LightSail Планетарное общество пыталось испытать идею светоплавания с помощью аппарата «Космос-1», спроектированного совместно с российскими разработчиками из НПО имени Лавочкина. Размеры его паруса были существенно больше, чем у нынешнего аппарата — 600 против 32 квадратных метров. Однако его так и не удалось запустить на орбиту: в 2001 и 2005 годах были сделаны две попытки, обе из которых завершились тем, что аппарату не удалось отделиться от ракеты-носителя «Волна». Стартовой площадкой в обоих случаях выступала АПЛ «Борисоглебск».

До сих пор самым успешным проектом по испытанию солнечного паруса был японский спутник IKAROS, запущенный в мае 2010 года. Он отличался большим размером паруса и иной технологией его раскрытия (для этого использовалось вращение аппарата вокруг своей оси). Создатели LightSail 2 утверждают, что их аппарат будет способен развивать ускорение вдвое большее, чем у японского предшественника за счет существенно меньшей массы.

Солнечный парус LightSail 2 можно будет увидеть невооруженным глазом

Пока аппарат будет находиться на орбите, его можно будет увидеть на звездном небе невооруженным глазом. Правда, не везде: с учетом небольшого наклона орбиты (она близка к экваториальной), увидеть аппарат удастся только тем, кто живет южнее 42 широты в северном полушарии или севернее нее же в южном (почти вся территория России — вне этой области). Те, кому такое наблюдение недоступно, могут попробовать воспользоваться радио: каждые 45 секунд спутник будет передавать сигнал на частоте 437.025 МГц.