Без палива і ракет: як лазерне вітрило доправить космічний зонд до Альфи Центавра

Пророцтва Артура Кларка: від фантастики до фізики

Ще понад 60 років тому у документальних фільмах BBC Артур Кларк робив сміливі прогнози про майбутнє людства, що вражають своєю точністю.

Попри те, що міжзоряні подорожі досі здаються недосяжними, концепція руху за допомогою світлового тиску має міцне наукове підґрунтя.

Ідея використання тиску сонячного світла сягає робіт Джеймса Клерка Максвелла. Термін "сонячне вітрило" з'явився наприкінці 1950-х років завдяки фантастичному оповіданню самого Кларка, а у 2010 році японське агентство JAXA успішно запустило реальний прототип IKAROS.

Ключові віхи еволюції концепції:

• Перші теоретичні розрахунки електромагнітного тиску світла у XIX столітті;
• Популяризація ідеї у науковій фантастиці та поява терміну "сонячне вітрило";
• Запуск перших космічних демонстраційних апаратів для перевірки технології у реальних умовах.

Читайте більше: Земля пережила 22 глобальні замерзання: вчені знайшли справжню причину

Проєкт Breakthrough Starshot: лазери та нанозонти для польоту до Альфи Центавра

Для реалізації польотів до сусідніх зоряних систем традиційні ракети на паливі не підходять. Причина - занадто важкі апарати, які летітимуть надто довго.

У 2016 році мільярдер Юрій Мільнер за підтримки Стівена Гокінга оголосив про запуск програми Breakthrough Starshot, яка передбачає відправку нанофотонних вітрил до системи Альфа Центавра.

Завдяки стрімкому розвитку мікроелектроніки та смартфонних технологій інженери тепер можуть створювати надлегкі камери й датчики розміром з міліметр ("розумний пил").

Проєкт передбачає розгін крихітних зондів вагою у кілька грамів за допомогою масиву наземних лазерів.

Особливості майбутньої міжзоряної місії:

• Використання лазерного комплексу потужністю у десятки гігаватів для розгону вітрила;
• Досягнення швидкості до 20 відсотків від швидкості світла (близько 160 мільйонів кілометрів на годину);
• Скорочення часу подорожі до системи Альфа Центавра з десятків тисяч років до приблизно двох десятиліть.

Не пропустіть: Вчені зазирнули у центр Землі: там може бути водень для 45 океанів

Сонячні вітрила вже у космосі: як досліджуватимуть комети та екзопланети

Окрім далеких лазерних проєктів, сонячні вітрила знаходять практичне застосування вже сьогодні. Вони дозволяють реалізовувати місії, які вимагають занадто великих витрат енергії для звичайних двигунів.

Відсутність потреби у бортовому паливі дає змогу космічним апаратам маневрувати під різними кутами до Сонця, виходити на нестандартні навколополярні орбіти або досліджувати довгоперіодичні комети.

Сучасні технології відкривають шлях до детального вивчення далеких світів, таких як екзопланета LHS 1140 b, наближаючи людство до здійснення найсміливіших мрій фантастів.