Статия на Светослав Александров от октомври 2007 година. Представете си, че сте векове назад, в миналото, и трябва да отидете в далечна страна. Най-ефективния начин за това е по море. Навремето огромни платноходки са кръстосвали водните площи, задвижвайки се по естествен начин - чрез вятъра.
Днес, когато човек е в зората на изследването на космическото пространство все още единственото небесно тяло, на което той е стъпвал, е Луната. Планетите са посещавани от роботизирана техника, но не и от хора. Една от основните пречки за това е дългото пътуване, продължаващо с месеци и дори години. Ако говорим за междузвездно пътешествие няколко човешки живота няма да са достатъчни. Учените трябва да преразгледат сериозно технологиите за придвижване и да намерят някакъв вариант за съкращаване на времето за пътуване.
Но дали решението на проблема не е някоя стара технология използвана в миналото?
Има хора, които смятат, че е точно така. Те считат, че старата идея за платноходките е приложима дори в космоса! Така се е родила идеята за слънчевото плаване.
Технологията
Слънчевите платноходки ще бъдат изработвани от големи листове тънък филм, поддържан от много лек скелет. Тази страна от филма, която ще е обърната към Слънцето трябва да е покрита с отразяващ светлината материал. Резултатът би бил гигантско огледало, което ще е с размер на футболно игрище. Силата, която ще бъде генерирана от Слънцето е много малка, но с течение на времето - дни, седмици и месеци скоростта толкова ще нарастне, че корабът ще изпревари Вояджър и Пайъниър, които бяха изпратени извън Слънчевата система преди няколко десетилетия.
Източникът на eнергия за задвижване е светлината. Самите лъчи оказват определено налягане върху конструкцията на космическите кораби. Но е важно да се знае, че това налягане няма нищо общо със слънчевия вятър! Не правете грешката - слънчевите платноходки няма да бъдат задвижвани от слънчевия вятър ( заредени частички, които се реят в космическото пространство ), а от налягането, което оказват самите светлинни лъчи ( които представляват електромагнитни вълни ) върху "платната".
Ракетите, които задвижват съвременните космически апарати генерират огромни сили, но за кратко време. Затова след като свърши горивото свършва и ускорението. При слънчевото плаване резултантната сила е малка, но фотоните ( които не се изчерпват в околоземна орбита ) оказват непрекъснато своето налягане върху "платното". С течение на времето ще се окаже, че получената скорост е много по-голяма от тази, която бихме получили използвайки обикновена ракета.
Какъв тип мисии ще могат да включват слънчево плаване?
Разглеждат се следните варианти.
1. Малки "хвърчила", които биха заместили двигателите за поддръжка контрола на височината на обикновените кораби.
2. Големи "платна" ( 100 на 100 квадратни метра ) за мисии до вътрешните планети.
3. Още по-големи "платна" ( 200 на 200 квадратни метра ) за мисии до външните планети.
4. Гигантски "платна" ( 1000 на 1000 квадратни метра ) за междузвездни мисии. Там вместо слънчеви лъчи бихме използвали лазерен източник.
Мисии от първия тип - "хвърчила" са били вече изстрелвани. Сондите Маринър са имали малко "платно" за балансиране на слънчевото налягане на слънчевите клетки. Но за пръв път Маринър 10 ( мисията до Меркурий ) е използвала технологията за маневриране. По този начин животът на кораба е бил удължен.
За съжаление само мисии от този първи тип са били реализирани. Никога досега не е имало мисии от втори, трети или четвърти тип. Не е съществувал кораб, който да разчита за задвижване изцяло на слънчево плаване.
Формата на платноходката може да бъде различна. Разглеждани са следните варианти за строеж на космически кораб: кораб, стабилизиран по трите оси; кораб тип "хеликоптер" и кораб с дисковидна форма. Всеки от дизайните си има своите предимства и недостатъци. Първият тип изисква изграждането на поддържащи рамена за стабилизиране на "платното". Вторият тип трябва да бъде завъртян за да бъде стабилен. Третият тип трябва да се контролира чрез придвижване на центъра на масите отнесен към центъра на налягането.
Неосъществени проекти
Най-амбициозният проект, който се провали на два пъти поради проблем с нестабилна ракета е Космос 1. Проблемният носител е Волна, изстрелван от подводница в Баренцово море. Последният опит за изстрелване бе през 2005 година.
Космос 1 е проект, който няма нищо общо с НАСА или някоя космическа агенция. Той се осъществява от Планетното общество, което не може да позволи нужното финансиране за подобна мисия. Явно поради тази причина е избрана такава лоша ракета.
Русия е изстрелвала платноходки към станция Мир, наречени Знамя. От тях само Знамя 2 ( 20 м в диаметър ) е успявала да бъде прикачена и разгърната успешно. Последвало изстрелването на Знамя 2.5 с още по-голям размер ( 25 метра в диаметър ), която поради технически проблем е била свалена от орбита скоро след разгръщането си. Поради неуспеха на Знамя 2.5 следващата мисия - Знамя 3 ( 60-70 метра в диаметър ) никога не е била реализирана. Така че това си остава един също така нереализиран проект.
Вмомента няма планове да бъде създадена междупланетна космическа мисия, която да разчита изцяло на слънчево плаване. НАСА тества други технологии - йонни двигатели, ядрена пропулсия, така че за сега проекта за слънчево плаване остава на заден план.
Критика
Има много критици, които оспорват приложимостта на слънчевото плаване. Според Томас Голд концепцията е в противоречие със установени правила от термодинамиката.
Слънчевите платноходки се проектират да бъдат перфектни огледала, което означава, че те трябва да отразяват почти всички фотони, които попадат върху "платната". Голд спори за това, че когато фотона се връща обратно от огледалото няма да настъпи спад на неговата температура.
Според термодинамичното правило на Карно вие не може да получите нещо от нищо, ако няма температурна разлика когато фотоните се отразяват не може да бъде получена никаква свободна енергия от тях и задвижването на платноходката би било невъзможно.
Това не означава, че не можем да получим сила от слънчевата светлина. За това съдим по поведението на прашинките на кометите, което често е привеждано в доказателство за осъществимостта на слънчевото плаване. Но Голд казва, че това е така, понеже опашката на кометата не е перфектно огледало и тя абсорбира част от светлината.
Други хора са абсолютно несъгласни с подобни твърдения.
Разбира се няма как да проверим дали слънчевото плаване е наистина приложимо докато не го изпробваме наистина.
ЛИТЕРАТУРА:
1. NASA. Solar Sail Technology Development. ttp://solarsails.jpl.nasa.gov/
2. Mike Kremer. A Solar Sail Would Break the Law of Physics? http://www.scienceagogo.com/message_board5/messages/329.shtml
3. Wikipedia. Cosmos 1. http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmos_1