У червні 2019 року за допомогою ракети-носія SpaceX Falcon Heavy стартував космічний проєкт Light Sail 2. Його запуск організувала некомерційна організація зі США, яка працює в галузі астрономії, планетарних наук та космічних досліджень. Light Sail 2 — космічне вітрило; пристрій, що рухає космічний апарат, використовуючи замість палива тиск сонячного світла чи лазера на свою дзеркальну поверхню. В Light Sail 2 ця поверхня складалася із 4 секцій загальною площею 32 м2.
Космічне вітрило перебуває у робочому режим на нашій орбіті вже дев’ятий місяць, враховуючи загальну тривалість місії в один рік. І хоча дизайн та технологічні особливості вітрила викликали ускладнення в процесі роботи, через те, наприклад, що сонячні панелі на нім лише з одного боку, Light Sail 2 все ж поділилося з нами чудовими знимками Всесвіту.
Фото від Планетарного Товариства, США.
Фото від Планетарного Товариства, США.
Нерівномірна гравітація Землі змінює й орбітальний шлях LightSail 2, через що помітні коливання. Напрямок Сонця (червона стрілка) щодо орбіти також змінюється з часом, коли Земля обходить навколо Сонця.
Орбітальний схід сонця очима Light Sail 2.
Light Sail 2 перетинає Чумацький шлях.
Фізика процесу роботи Light Sail 2 досить проста, адже вона базується, як ми згадали раніше, на тиску від сонячного світла. Оскільки світло є потоком фотонів, а отже матеріальним об’єктом (хоча насправді фотони ду-у-уже складна річ, і немає єдиного погляду на їхню природу, тож ми спиратимемося на матеріальну теорію), то воно володіє енергією E та швидкістю v.
Звідси можна дізнатися і про його імпульс p = Ev / c², адже швидкість електромагнітного випромінювання у вакуумі дорівнює швидкості світла, тож p = E / c. Згідно з цією теорією, звичайний потік світла може рухати предмети, адже фотони чинять тиск на матеріал, просто не настільки значний, аби ми його помічали.
Однак для перевірки цієї теорії зовсім не обов’язково купувати космічне вітрило на AliExpress. Наведене нижче відео наочно демонструє цей процес. Підвісивши на мотузці шматок тонкої алюмінієвої фольги у вакуумній колбі, експериментатор змусив його рухатися за допомогою звичайного ультрафіолетового ліхтарика. Секрет полягав ще й в тому, що світловий потік був спрямований у єдину точку.
Утім, тиск сонячного світла на Земній орбіті досить малий, і зменшується пропорційно із квадратом відстані від Сонця. Хоча космічні вітрила можуть працювати десятиліттями та не мати витрат як робоче тіло, їхньої тяги все ж недостатньо для реального живлення руху космічних апаратів. Поки що.
Через це технологію самого вітрила доповнили сонячними панелями, аби передавати енергію лазером від базової станції до міжзоряного зонда з іонним двигуном. Віримо та сподіваємося, що технологічні мрії наших пращурів все ж знайдуть втілення у реальності, яку ми встигнемо застати.
Сонячне вітрило із другої частини «Зоряних війн», на якому граф Дуку летів після битви на Геонозісі.
