Если мы хотим путешествовать к звездам, нам придется проявить творческий подход. Обычные ракеты не настолько мощны, чтобы позволить нам пролететь через световые годы за разумное время. Даже ядерных ракет может быть недостаточно. Так что же делать человечеству? Ответом может быть легкий Парус.
Задача любого космического путешествия сводится к delta-v. То есть, насколько вы можете изменить свою скорость относительно скорости Земли. Чтобы получить delta-v, вам нужно иметь какой-то толчок. Ракеты - отличный способ получить delta-v, но у них есть один большой недостаток. Ракетное топливо нужно брать с собой, и это означает, что чем быстрее вы хотите двигаться, тем больше топлива вам нужно взять. Другими словами, чем больше дельта-v, тем больше отношение вашей массы к полезной нагрузке.
Вы можете уменьшить это соотношение с помощью эффективной ракеты, и есть такие трюки, как маневры fly-by, используемые многими из наших космических зондов. Но ничто из этого не поможет вам достичь даже малой доли скорости света, а именно такая скорость нужна межзвездному космическому кораблю. Так что если проблема заключается в том, что нужно брать топливо с собой, почему бы не избавиться от потребности в топливе вообще?
Вот тут-то и появляются легкие паруса. Вместо того чтобы создавать тягу, выбрасывая горячий газ из сопла ракеты, легкие паруса отражают солнечный свет или свет от мощного лазера. Фотоны света не имеют никакой массы, но они имеют импульс. Когда фотоны ударяются о поверхность, это дает этой поверхности крошечный толчок. Это происходит на Земле постоянно, но мы никогда не замечаем этого, потому что толчок чрезвычайно мал.
Мы знаем, что эта идея может сработать. В 2015 году, и снова в 2019 году, Планетарное общество запустило тестовые легкие паруса в качестве доказательства концепции. Они доказали, что солнечный свет может быть использован для ускорения орбиты небольшого спутника. Но впереди еще долгий путь, прежде чем легкие паруса станут практичными.
Чтобы получить серьезный толчок от света, легкий парус должен быть огромным. Несколько километров в поперечнике, даже для небольшого космического корабля. С таким материалом, как отражающий майлар, парус будет иметь такую большую массу, что большая часть полученной тяги будет потрачена впустую на сам парус. То, что нам нужно, - это чрезвычайно легкий материал, который все еще достаточно прочен, чтобы выполнять эту работу.
Недавно команда обратила внимание на один из самых легких материалов, которые мы могли бы использовать: графен. Графен представляет собой лист атомов углерода в виде шестиугольника. Он невероятно прочен и может образовать легкий парус толщиной всего в один атом. В настоящее время, мы можем изготовить только небольшие листы графена, поэтому команда построила миниатюрный парус всего 3мм в поперечнике и с массой меньше чем 250 микрограмм. Затем команда поместила этот парус в микрогравитационную камеру и осветила его лазерами мощностью от 0,1 Вт до 1 Вт. Парус получил ускорение в десять раз больше, чем можно было бы получить только за счет излучения тепла.
Легкий парус работает. Исследование является хорошей демонстрацией того, что графеновый парус может уловить толчок света. Следующая и более сложная задача - увеличить размер паруса из графена. Большие графеновые листы были сделаны, но в масштабе не более километра. До межзвездных путешествий еще далеко, но теперь мы знаем, что в это возможно.
Читайте также: Новые потрясающие фотографии Юпитера
Ставь лайк! Подписывайся! Делись статьей с друзьями!
