Космический аппарат LightSail 2 развернул солнечный парус на околоземной орбите
LightSail 2 — пятикилограммовый спутник размером с боксерский ринг.
LightSail 2 на орбите земли — в представлении художника. Фото: Josh Spradling / The Planetary Society.
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 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.
Снимок с аппарата LightSail 1 после раскрытия солнечного паруса, 8 июня 2015 года.
Фото: The Planetary Society.
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.
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.
