Н ови проекти за свръхбърза соларна платноходка, способна за двадесетина години да стигне до Проксима Кентавър, предложиха американски инженери от Пенсилванския университет и Калифорнийския университет в Лос Анджелис.
Учените, които публикуваха две статии в сп. „Нано летърс“, работят в рамките на инициативата Breakthrough Starshot, анонсирана от астрофизика Стивън Хокинг и предприемача Юри Милнер.
Иновациите имат за цел основно да се намери баланс между устойчивостта и малката маса на апаратите, което е необходимо за междузвездното пътешествие. „Идеята за леката платноходка витаеше във въздуха от известно време, но ние едва сега разбираме как да направим така, че тези конструкции да издържат подобно пътуване“, обясни Игор Баргатин, инженер-механик от Пенсилванския университет.
Прототипът IKAROS доказа, че една соларна яхта може да се придвижва в Космоса, като използва силата на слънчевата светлина. Той успя да се ускори до 1430 км/ч.
Също както частиците от въздуха се удрят в платното, направено от тъкан, излъчваните вълни си обменят импулси с който и да е обект, на който се натъкват. Но за разлика от молекулите на въздуха фотоните (светлинните кванти) нямат маса в състояние на покой, поради което ускорението, което такъв фотон придава, е съвсем малко. Например светлината, отразена от тялото на печащ се на плажа човек, е еквивалентна по въздействието си на около една хилядна от грама. За да увеличим това налягане и да заставим един обект да се ускори в Космоса, трябва или да се направи много голямо платно, или да се увеличи интензивността на светлинния лъч – например като се насочват мощни лазери към платното. Когато обаче се ускорява апаратът, дължината на вълната на падащия върху него лъч бавно ще се измества към червения диапазон на спектъра. Това налага допълнителни ограничения върху вида на материалите, които не трябва да поглъщат прекалено много инфрачервени лъчи и да се прегряват.
Като се има предвид, че мишената на лазерите ще бъде структура с размери три метра, която е хиляда пъти по-тънка от лист хартия, предотвратяването на разкъсването или стапянето му е сериозно технологично предизвикателство. Сега инженерите предлагат или да се прави платно от два слоя, състоящи се от съединение на молибденов дисулфид и силициев нитрид, за да се намали до минимум поглъщането на светлинното излъчване, или да се промени конструкцията на платното, като се направи по-устойчива за сметка на изкривяването, подобно на голям парашут. Баргатин и колегите му предлагат, че една извита структура, с дълбочина приблизително равна на широчината й, е най-способна да издържи напрежението при хиперускорението на соларната яхта. То би превишило хиляди пъти гравитацията на Земята. „Лазерните фотони ще изпълнят платното, както въздухът изпълва надуваемите топки на плажа – изтъкна Матю Кембъл, изследовател в групата на Баргатин и водещ автор на първата статия. - А ние знаем, че леките контейнери под налягане трябва да бъдат сферични или цилиндрични, за да се избегне разкъсването и пропукването. Помислете си за бутилките за газ пропан или дори за горивните резервоари на ракетите“.
Изследователите опитали също така да променят и времето на разгъване, за да намерят точния баланс между механичните и термичните натоварвания по време на пътешествието. Специалистите от
Breakthrough Starshot трябва да направят апарата достатъчно лек, за да може да развива скорост около 20% от тази за светлината, и да преодолее разстоянието от 4,2 светлинни години до най-близката до нас звезда извън Слънчевата система – Проксима Кентавър, само за две десетилетия. Трябва да се отбележи, че тази технология не може да бъде използвана за превоз на пасажери. Тя обаче дава възможност да се наблюдава отблизо друга планетна система, и то в течение на живота на сегашното поколение.
Ако искаме да стигнем до най-близкия ни звезден съсед с конвенционални ракетни технологии, ще се наложи да чакаме доста по-дълго, изтъкнаха от Пенсилванския университет. Една сонда, изстреляна към Алфа Кентавър, ще трябва да пътува около 80 000 години.
Стефан Цончев
