Появились подробности проекта полета на лазерном парусе к Альфа Центавра

Возможный облик плоской пластины ультралегкого зонда, разгоняемого лазерным излучением.

Изображение: Adrian Mann

Группа ученых во главе с Филиппом Лубиным из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре представила некоторые детали разрабатываемого ими концепта легкого исследовательского зонда, разгоняемого световым давлением лазерного пучка и теоретически способного достигнуть ближайшей планетной системы всего за два десятилетия. Общий облик концепта описывается в пресс-релизе университета.

Проект под названием Directed Energy Propulsion for Interstellar exploratioN (DEEP-IN) подразумевает создание ультралегкого космического аппарата в форме круглой пластины значительных размеров. Корпус такого зонда будет представлять собой лазерный парус, разгоняемый световым давлением группы лазерных пучков, излучаемых крупной орбитальной спутниковой группировкой.Поскольку плотность лазерного излучения может быть значительно больше, чем у солнечного, подобная схема требует меньших размеров аппарата, чем солнечный парус, и при этом потенциально способна обеспечить более быстрый разгон.

Как поясняет Лубин, с технической точки зрения DEEP-IN основывается на предшествующем концепте этой же группы разработчиков, известного как DESTAR. В его рамках предлагалось развернуть на орбите Земли антиастероидную орбитальную группировку спутников, оснащенных лазерами и солнечными батареями для их подпитки. Действуя подобно элементам фазированной антенной решетки, лазеры должны были изменять относительные фазы своего излучения комплексно, так, что оно усиливалось бы в каком-то одном, желаемом направлении и подавлялось во всех остальных направлениях. Такая излучательная группа спутников позволила бы создавать комбинированное лазерное излучение большой мощности при сравнительно слабых отдельных источниках. При этом индивидуальные излучатели могли бы находиться на значительном расстоянии друг от друга.

Новый концепт DEEP-IN помимо излучающей части подразумевает и разработку совершенно нового типа космических зондов, которую лазерный комплекс сможет разогнать используя световое давление. Группа Лубина в мае этого года получила от NASA грант, главной целью которого является проработка именно второго компонента системы DEEP-IN. Его основой должна стать полупроводниковая пластина больших размеров, на которой предлагается расположить все необходимые зонду электронные и оптические компоненты. В идеале он получит возможность фиксировать окружающую обстановку в оптическом диапазоне, обрабатывать и отправлять на Землю сделанные снимки и при этом по толщине быть близким к современным полупроводниковым пластинам, используемым в массовом производстве электроники. Типичная толщина таких пластин сегодня от 275 до 775 микрометров. Использование столь тонкой основы для создания зонда сделает всю его поверхность эффективным лазерным парусом, с минимальным удельным весом на единицу площади.

Конкретные параметры движения такого плоского зонда-паруса не называются. В теории его скорость ограничена лишь временем разгона, и теоретически может приблизится к световой. Сам Лубин пока говорит лишь о возможности для такого особо легкого зонда достичь Альфа Центавры за 20 лет, что, с учетом времени нужного на разгон, означает необходимость достижения субсветовых скоростей.

В настоящее время разработчики находятся на раннем этапе отработки общей схемы подобных зондов. В его рамках они предполагают создание небольшого прототипа, который мог бы дополнить наблюдения существующих наземных и орбитальных телескопов. На таком прототипе предполагается прояснить возможные узкие места, с которыми может столкнуться новый тип космических аппаратов. К сожалению, конкретные сроки по отработке отдельных элементов концепта в настоящее время не уточняются. Решение о выдаче следующего гранта на дальнейшую проработку проекта должно быть принято по NASA в 2017 году, и будет основываться на том, насколько Агентство будет удовлетворено наработками группы Калифорнийского университета.

Впервые концепцию лазерного паруса, разгоняемого до скоростей близких к световой за счет излучения лазерных установок космического базирования, предложил американский физик Роберт Форвард в 1970-х годах. Однако его проект подразумевал пилотируемый корабль больших размеров, а значит и развертывание в космосе крупной гигаваттной лазерной установки, обеспечить приемлемое питание которой от солнечных батарей можно было только в районе Меркурия. Поскольку Форвард не предполагал использования принципа фазированной антенной решетки, его концепция требовала размещения своего рода линзы на удалении в десятки астрономических единиц от Земли. Она требовалась для фокусировки лазерных лучей от космической лазерной платформы, без которой пучок лазерного излучения уже на орбите Плутона стал бы слишком большим для эффективного разгона корабля с лазерным парусом. Чтобы затормозить корабль в целевой планетной системе предусматривалось развертывание большого солнечного паруса. Нынешний проект намного скромнее, и поэтому выглядит более простым для реализации.

В 1998 году Институт продвинутых исследований NASA профинансировал небольшое исследование, которое показало, что оптимальный по параметрам лазерный парус должен иметь высокую отражающую способность и быть очень тонким, иначе ему не удастся избежать перегрева лазерного излучения, световое давление которого будет подталкивать парус. Предпочтительным материалом для такой конструкции тогда был назван алюминий. Подход группы Лубина, предполагающей задействование полупроводниковых пластин, значительно отличается от рекомендованного исследованием 1998 года. Возможно, разработчикам придется включить в проект покрытие задней поверхности солнечного паруса каким-то специальным отражающим слоем.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.