Космический парусник: учёные нашли способ летать без бензина

Ученые решили отказаться от топлива и создать космический корабль с парусами

Исследователи из Ноттингемского университета в Великобритании представили новаторский подход к созданию космических двигательных систем, которые не требуют использования топлива.

Фото: eso.org by ESO/Igor Chekalin, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/

Космос

Их работа, опубликованная в журнале Acta Astronautica, посвящена разработке и оптимизации солнечных парусов нового типа, которые могут стать основой для экологичных и длительных космических миссий, а также открыть путь к амбициозным проектам, связанным с управлением климатом на Земле.

В отличие от традиционных солнечных парусов, которые используют отражение солнечного света для создания тяги, новая технология основана на преломлении света через микроскопические структуры. Эти пропускающие солнечные паруса способны управлять движением космического аппарата с помощью сложных узоров, встроенных в их поверхность.

Команда инженеров и участников исследовательской группы NottSpace разработала уникальную систему моделирования и оптимизации, которая значительно повышает эффективность управления такими парусами. Этот подход позволяет снизить зависимость от бортового топлива, делая возможными более продолжительные экспедиции в дальний космос и минимизируя экологический след космических миссий.

Один из участников проекта, аспирант, рассказал, что для исследования был создан симулятор трассировки лучей, который позволил изучить и улучшить узоры преломляющих солнечных парусов, добиваясь максимального ускорения и стабильности.

Он отметил, что оптические свойства таких систем крайне сложны и не поддаются простому аналитическому описанию, поэтому был разработан специальный алгоритм оптимизации, основанный на обучении с подкреплением. Этот алгоритм способен адаптировать дизайн парусов под любые заданные критерии, что делает их универсальными для различных задач — от конкретных режимов полёта до быстрого перепроектирования под новые требования.

В рамках своей докторской работы аспирант применил эту технологию для усовершенствования уже существующих конструкций солнечных парусов, которые могут быть запущены в ближайшем будущем, а также для создания собственного прототипа, разработанного группой NottSpace.

Он подчеркнул, что такие паруса представляют собой экологичное решение для космических перемещений и могут стать одним из немногих экономически эффективных способов очистки низкой околоземной орбиты от космического мусора.

Исследование также имеет значение для более масштабных инициатив, таких как солнечная геоинженерия.

В сотрудничестве с Мюнхенским техническим университетом и Королевским технологическим институтом KTH в Швеции команда NottSpace работает над концепцией планетарных солнцезащитных систем.

Эти системы, использующие солнечные паруса, могли бы отражать или рассеивать солнечную радиацию, помогая снизить глобальные температуры на Земле. Один из руководителей проекта отметил, что эта идея была представлена на мероприятии ООН, посвящённом инновациям в области климата, где обсуждались её перспективы как части стратегий по борьбе с изменением климата.

Команда активно внедряет разработанные технологии в реальные космические проекты. В частности, пропускающие солнечные паруса интегрируются в миссии CubeSat, такие как WormSail, связанная с исследованиями в области астрофармацевтики, и JamSail, направленная на подавление сигналов GNSS.

Обе платформы, представляющие собой спутники формата 3U, находятся в стадии разработки в Ноттингемском университете. Эти проекты демонстрируют практическую ценность новой технологии и её потенциал для будущих космических миссий.

Уточнения

Ноттингемский университет — один из крупнейших и престижных университетов Великобритании и мира.