Исследование новых технологий может кардинально изменить наше представление о космических полетах, открыв путь к межзвездным путешествиям без необходимости брать на борт топливо. Об этом сообщает wionews.com.
На протяжении всей истории освоения космоса основным ограничивающим фактором было топливо. Каждый запущенный ракетой аппарат зависит от огромного количества топлива, что одновременно дает ему возможность лететь и накладывает ограничения на миссию. Чем больше топлива несет космический корабль, тем тяжелее он становится, заставляя инженеров искать компромисс между тягой и полезной нагрузкой. Это фундаментальное ограничение определяет космические полеты с начала 20-го века, с момента вывода Константином Циолковским знаменитого ракетного уравнения. Однако последние научные разработки предполагают будущее, в котором космические аппараты могут обойтись без топлива вовсе. Всесторонний обзор, опубликованный на препринт-сервере arXiv, рассматривает несколько перспективных систем «бестопливного» движения, которые используют естественные силы природы, потенциально переписывая правила космических путешествий.
Среди наиболее проработанных технологий – солнечные паруса. Они используют давление солнечного света для движения космических аппаратов. Принцип их работы прост, но очень эффективен: фотоны Солнца оказывают небольшое, но постоянное воздействие на большой отражающий парус. Со временем этот непрерывный толчок способен разогнать космический корабль до впечатляющих скоростей. Японская миссия IKAROS в 2010 году успешно продемонстрировала эту технику, достигнув Венеры, используя исключительно солнечный свет. Солнечные паруса не требуют топлива, обеспечивая почти непрерывное ускорение, однако их эффективность снижается с увеличением расстояния от Солнца, поскольку ослабевает солнечное излучение. Создание и поддержание огромных, сверхлегких парусов также представляет собой серьезную инженерную задачу, особенно для длительных миссий в глубоком космосе.
Другой, старейший и проверенный метод «бестопливного» движения – это гравитационный маневр. Он заключается в том, что космический аппарат набирает скорость, пролетая близко к планете и получая часть ее орбитального момента. Зонды NASA «Вояджер» использовали этот метод для исследования всех четырех внешних планет в рамках одной миссии. Преимущество гравитационных маневров в том, что они не требуют новых материалов или технологий, а лишь точного планирования и расчета времени. Их недостаток заключается в зависимости от взаимного расположения планет: подходящие возможности возникают редко, а однажды заданную траекторию сложно изменить.