Многие полагают, что солнечный парус заставляет двигаться космический аппарат под воздействием солнечного ветра. Но это не так. Устройство, использующее солнечный ветер тоже существует, но называется оно электрический парус. А классический солнечный парус приводит аппарат в движение благодаря давлению света. Эти два явления не стоит путать.
Когда в XVII веке великий Иоганн Кеплер наблюдал движение комет, он обратил внимание на то, как кометное вещество словно бы отбрасывает в сторону от Солнца неведомая сила. Тогда ему пришло в голову, что может быть, это солнечный свет уносит космическую пыль, подобно струям воды или потокам воздуха.
Кеплер был не совсем прав. В формировании кометного хвоста играет важную роль не столько солнечный свет (поток фотонов), сколько тот самый солнечный ветер, направленный от Солнца поток ионизированных атомов гелия и водорода, частиц гораздо более крупных и медленных, чем фотоны. Тем не менее, Кеплер высказал мысль, что свет способен оказывать давление на материальные предметы, и следующие поколения учёных это проверили. В XIX веке Джеймс Максвелл подвёл под идею прочную теоретическую базу. Под действием электрического поля волны электроны в телах совершают колебания – образуется электрический ток. Этот ток направлен вдоль напряженности электрического поля. На упорядоченно движущиеся электроны действует сила Лоренца со стороны магнитного поля, направленная в сторону распространения волны – это и есть сила светового давления. А в 1900 г. Петру Николаевичу Лебедеву удалось измерить силу этого давления.
Прибор Лебедева состоит из легкого стержня на тонкой стеклянной нити, по краям которой прикреплены легкие крылышки. Весь прибор помещался в стеклянный сосуд, откуда был выкачан воздух. Свет падает на крылышки, расположенные по одну сторону стерженька. О значении давления можно судить по углу закручивания нити. Правда, гладко было на бумаге… В ходе эксперимента Пётр Николаевич столкнулся со множеством помех, связанных с недостаточно высоким вакуумом в сосуде и неравномерным нагревом прибора, но в конце концов он добился достоверного результата.
А в 20-годы XX века Фридрих Цандер предложил идею солнечного паруса. В 1924 г. он даже подал заявку в Комиссию по изобретениям, но она была отклонена и не без оснований. Лишь в 80-е – 90-е стало можно говорить о солнечном парусе сколько-нибудь предметно.
В 1989 году юбилейной комиссией Конгресса США в честь 500-летия открытия Америки был объявлен конкурс о выведении на орбиту нескольких солнечных парусных кораблей, разработанных в разных странах, и проведении гонки под парусами к Марсу. Свои заявки на участие в конкурсе подали США, Канада, Великобритания, Италия, Китай, Япония и Советский Союз. Старт должен был состояться в 1992 г., но, увы, не состоялся из-за финансовых сложностей.
Однако работы велись. В России солнечный парус был создан совместными усилиями НПО «Энергия» и Долгопрудненского конструкторского бюро автоматики. В феврале 1993 г. парус, тончайшую зеркальную плёнку двадцатиметровой ширины, успешно развернули в космосе на борту корабля «Прогресс М-15» в рамках программы «Знамя». Но затем ряд неудачных экспериментов заставил отказаться от продолжения этой научной программы, да и время для российской науки тогда, признаться, было не лучшее. Первым аппаратом, использовавшим космический парус как двигатель, стал японский IKAROS (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun, июнь 2010) . Его общая масса составляла 293 кг, а парус представлял собой четырёхлепестковую мембрану, квадратную со стороной 14 м.
В мае 2015 г. в космос отправился американский частный спутник LightSail-1 и тоже успешно развернул свой парус. В июле 2019 то же самое сделал LightSail-2, причём ему удалось изменить свою орбиту, не используя никаких других двигателей.
Что до потока гелиево-водородной плазмы, идущего от Солнца, то первые предположения о его существовании были сделаны в 50-е годы XIX века, а в 1958 г. американский астрофизик Юджин Паркер ввёл в обиход понятие «солнечный ветер». Первые прямые измерения его свойств были проведены в 1959 г. советской станцией «Луна-1»
Электрический парус, использующий в качестве источника тяги импульс ионов солнечного ветра, был предложен в 2006 финским учёным Пеккой Янхуненом.
Со́лнечный па́рус — приспособление, использующее давление солнечного света или лазера на зеркальную поверхность. Электрический парус состоит из ряда длинных и тонких тросов, которые имеют высокий положительный потенциал, и бортовой электронной пушки. Электронная пушка создает луч электронов, направленный против движения космического корабля, из-за чего тросы приобретают положительный заряд. Положительно заряженные тросы отталкивают ионы солнечного ветра, что, в свою очередь, приводит к передаче импульса от ионов к парусу и, как следствие, разгону корабля.
Воплотить идею в жизнь взялась… Эстония. При активной поддержке Европейского космического агентства. Спутник ESTCube-1, относящийся к типу CubeSat, сделали студенты Тартусского университета специально для испытания электрического паруса. 7 мая 2013 года он покинул Землю с помощью ракеты-носителя Вега (совместная разработка Итальянского и Европейского космических агентств), стартовав с космодрома Куру во Французской Гвиане. К сожалению, раскрыть электрический парус не удалось. Как полагают, из-за механических неполадок. Так что нам ещё только предстоит увидеть это устройство в действии.