Человечество далеко от межзвёздных полётов, но это не помешало запустить несколько космических аппаратов, первые из которых уже вышли в межзвёздное пространство и когда-нибудь достигнут близких или далёких звёзд. Одним из рабочих вариантов для межзвёздного перелёта сегодня может быть солнечный парус и, как выяснилось, у этой технологии есть очень и очень хороший запас, который может многократно ускорить межзвёздные полёты даже сегодня.
Источник изображения: JJ Harrison/Wikimedia Commons
Группа физиков из Университета Макгилла (McGill University) обосновала модель быстрого набора скорости межзвёздным зондом при минимальном расходе топлива. Расчёты показали, что космический корабль с солнечным парусом может набрать скорость в 0,5 % от скорости света примерно за один месяц. Разгон до 2 % от скорости света может совершиться примерно за полтора года. На такой скорости полёт до ближайших звёзд продлится от 100 до 200 лет. Зонду семейства «Вояджер», например, для этого понадобятся десятки тысяч лет.
Чтобы относительно быстро разогнать корабль до скоростей многократно превышающих возможности современных двигательных установок учёные обратили внимание на так называемый эффект динамического парения в атмосфере Земли. Птицы и планеристы обычно используют этот эффект для быстрого набора скорости.
Манёвр возможен только при существовании двух воздушных масс с разной скоростью. Аппарат или птица входят в поток с большей скоростью против его движения и совершают обратную петлю с возвращением в более медленный поток. С каждым витком скорость будет увеличиваться, пока не наступит предел в виде сопротивления встречного потока.
Подобная разница в скорости движения потоков частиц солнечного ветра наблюдается на границе гелиосферы нашей системы, где частицы солнечного ветра сталкиваются с частицами межзвёздной среды. Как считают учёные, космический аппарат с солнечным парусом может многократно совершить переход между потоками частиц, движущихся с разной скоростью и самому набрать нужную скорость.
Схема набора скорости при пересечении границы двух сред с разной скоростью движения частиц. Источник: Frontiers in Space Technologies
Очевидно, что с обычным солнечным парусом такой манёвр совершить будет очень сложно если вообще возможно. Солнечный парус для межзвёздного полёта — это сотни квадратных метров тончайшего полотна на несколько килограммов полезного груза. Для роли паруса учёные выбрали «магнитогидродинамическое крыло», создаваемое системой магнитов. Иными словами, частицы солнечного ветра будут улавливаться магнитными полями, что интересно само по себе.
Учёные уверены, что их идеи можно реализовать на практике в обозримом будущем. Теория подтверждает их работоспособность. Осталось воплотить в железе.