Американская некоммерческая организация Planetary Society, занимающаяся проектами в областях астрономии, планетарных наук и исследовании космоса, собирается провести этим летом испытания LightSail 2 – новой версии солнечного паруса, который в дальнейшем может использоваться в других научных миссиях. Аналогичный вариант паруса планируется использовать в новом космическом аппарате NASA Near-Earth Asteroid Scout (NEA Scout), компактном кубсате, запуск которого запланирован на следующий год.

Запуск LightSail 2 планируется осуществить не раньше 13 июня из Космического центра Кеннеди с помощью новой ракеты-носителя Falcon Heavy от компании SpaceX. Основная цель проекта – вывод солнечного паруса на околоземную орбиту на высоту около 725 километров и проверка его эффективности.

Напомним, что принцип работы солнечного паруса заключается в использовании давления солнечного света или лазера на зеркальную поверхность для приведения в движение космического аппарата. Преимущество такой системы заключается в отсутствии необходимости использовать какое-либо топливо – основной импульс в этом случае дают фотоны света, толкающие парус и, соответственно, сам аппарат. По словам Брюса Беттса, главного научного консультанта Planetary Society, в случае компактных спутников, тех же кубсатов, это может дать дополнительное преимущество, так как здесь на счету каждый дополнительный грамм веса.

«Мы ждали подходящего окна запуска, когда можно будет вывести аппарат на более высокую орбиту, где давление солнечного света будет доминировать над атмосферным», — поделился Беттс сайту Space.com.

«На самом деле мы попытаемся осуществить контролируемый полет солнечного паруса. В рамках части своего орбитального движения парус будет находиться под прямым действием солнечного света, а часть – на краю этого воздействия», — добавил Беттс.

Что улучшено в сравнении с LightSail 1?

Запуск LightSail 1 был произведен 20 мая 2015 года. На орбиту аппарат вывел сверхсекретный космический беспилотник X-37B. На низкой околоземной орбите парус провел меньше месяца. Несмотря на успех в достижении главной задачи миссии по раскрытию паруса, в рамках этого испытания он столкнулся с несколькими проблемами.

Спустя всего два дня с момента запуска ошибка в программном обеспечении заставила отложить раскладку паруса до 7 июня. Еще через два дня космический аппарат передал изображение, на котором было видно, что парус успешно раскрылся, что и ставилось основной целью миссии. Но затем начались проблемы.

«До того момента, как инженеры смогли получить картинку с камер, расположенных на другой стороне аппарата, радиопередатчик LightSail начал транслировать непрерывный и бессмысленный сигнал, вследствие чего аппарат перестал отвечать на команды центра управления», — объяснял сотрудник Planetary Society Джейсон Дэвис в своем блоге 15 июня 2015 года.

Космический аппарат также перестал передавать сообщения 10 июня, незадолго до того, как он должен был, как и было запланировано, войти в атмосферу.

«Мы многое узнали, благодаря запуску LightSail 1. Собрав много информации о космическом аппарате и изучив возникшие проблемы, мы сделали много улучшений в новой версии».

Кубсат, оснащенный солнечным парусом LightSail 1, сделал эту фотографию 8 июня 2015 года

Некоторые ключевые изменения, внесенные в конструкцию LightSail 2, позволят аппарату более эффективно использовать частицы солнечного света. Самым серьезным механическим изменением, внесенным в конструкцию LightSail 2, стал гироскоп, позволяющий аппарату правильно ориентироваться в пространстве. В нем используется новый способ определения высоты, а также контрольное программное обеспечение. Кроме того, новый аппарат получил более современные камеры, позволяющие передавать более качественные изображения паруса.

Другие изменения были направлены на то, чтобы повысить надежность космического аппарата. Теперь вместо «необходимости ждать и надеяться на то, что система в случае чего самостоятельное перезагрузится», говорит Беттс, «электроника космического аппарата будет оснащена таймерами и системой автоматического перезапуска, которая сама, при самом плохом сценарии, сможет полностью перезапустить все системы LightSail 2». Кроме того, аппарат будет оснащен рефлекторами, которые позволят проще отследить LightSail 2 с Земли. А еще аппарат будет чаще передавать радиосообщения на Землю, чтобы инженеры имели самую актуальную информацию о его состоянии.

Мечта о межпланетных перелетах

На этой фотографии показан солнечный парус японского космического аппарата Ikaros, двигающегося к Венере. На заднем фоне изображения, примерно в 80 000 километрах от Ikaros, видна Венера

Не только Planetary Society проводит испытания технологии солнечного паруса. Одним из последних наиболее заметных примеров является японский космический аппарат Ikaros (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun), в котором солнечный парус использовался в качестве основного движителя. Его вывод был произведён попутно с космическим аппаратом «Акацуки», предназначенным для изучения Венеры. На данный момент это единственный космический аппарат на солнечном парусе, который использовался для исследования дальнего космоса. В 2012 году Ikaros был даже записан в Книгу рекордов Гиннесса, как первый межпланетный космический аппарат на солнечном парусе.

В 2010 году на низкую околоземную орбиту Земли был также выведен космический аппарат NanoSail-D2 аэрокосмического агентства NASA. Эта миссия в большей степени была сосредоточена на задаче развернуть солнечный парус на орбите и посмотреть, как он себя там поведет. Кроме того, агентством планировалось проведение еще одной миссии, под названием Sunjammer, но позже она была отменена.

Космический аппарат Ikaros японского космического агентства JAXA после своего запуска 14 июня 2010. Фотография была получена с помощью небольшой камеры, выброшенной за пределы аппарата

В настоящий момент Planetary Society находится на связи с командой, разработавшей космический аппарат NEA Scout, в котором также будет использоваться солнечный парус. Задачей аппарата будет изучение астероида 1991 VG, однако окончательные детали миссии еще не утверждены. Запуск запланирован на 2019 год. В его рамках также планируется запуск других компактных спутников. Вывод аппаратов на орбиту будет осуществляться в рамках первой миссии Orion Exploration Mission-1 с помощью новой ракеты-носителя Space Launch System.

«Они планируют использовать солнечный парус с аналогичным дизайном и техническими характеристиками паруса LightSail 2», — пояснил Беттс.

Технология солнечного паруса интересует различные космические агентства потому, что она исключает необходимость использования какого-либо вида топлива. Благодаря этому солнечные паруса рассматриваются в качестве одного из возможных методов межпланетных космических путешествий в будущем.