Студенческая команда Корнеллского университета сделала то, что ещё недавно казалось экспериментом из научной фантастики: в космосе успешно развернули первый в мире свободнолетающий световой парус. Миниатюрный аппарат Alpha CubeSat был выпущен с Международной космической станции 13 января и тут же вошёл в историю — не только как первый в своём роде, но и как самый маленький световой парус, когда-либо развёрнутый на орбите.
Вес конструкции — всего около 100 граммов. Для сравнения: это меньше, чем вес обычного смартфона. Но именно такая «невесомость» и делает световые паруса возможными.
Что такое солнечный парус и как он работает?
Солнечный парус — это способ движения в космосе без топлива. Вместо реактивной струи аппарат использует давление света. Фотоны — частицы света — не имеют массы в привычном смысле, но обладают импульсом. Когда они отражаются от зеркальной поверхности, возникает крошечный толчок. Один фотон почти незаметен, но миллиарды таких «микропинков» складываются в реальную тягу.
Идея не новая: ещё в 2019 году Общество планетариев продемонстрировало работу солнечного паруса LightSail 2 на низкой околоземной орбите. Однако у проекта Корнелла есть принципиальное отличие — их парус полностью отделяется от спутника и летит самостоятельно.
Как устроен Alpha CubeSat
Проект был создан в рамках программы NASA, поддерживающей студенческие космические миссии. В качестве платформы выбрали CubeSat — компактный и недорогой формат спутников, идеально подходящий для экспериментов.
Главная инженерная задача заключалась в том, чтобы уместить и быстро развернуть парус. Для этого команда разработала отсек с пружинной защёлкой: после команды с Земли дверца мгновенно открывается, и парус практически моментально расправляется. В отличие от крупных систем, где этот процесс может длиться от нескольких минут до часов, здесь всё происходит почти «по щелчку».
Материал паруса — ретрорефлекторный поликарбонат с высокой отражающей способностью. Толщина плёнки — всего 0,04 миллиметра, а размер — примерно полметра в поперечнике.
Свободный полет
После развёртывания световой парус полностью отсоединился от Alpha CubeSat и стал независимым аппаратом. Его «мозг» — миниатюрные ChipSat-компьютеры, закреплённые прямо на парусе. Они обеспечивают питание от солнечных батарей, обработку данных, работу датчиков и радиосвязь с Землёй.
Запуск проходил с борта МКС: астронавты использовали роботизированную руку, чтобы аккуратно выпустить аппарат в открытый космос. После установления связи команда отправила команду на раскрытие — и парус начал свой короткий, но важный полёт.
Срок жизни светового паруса невелик: на низкой орбите его ждёт атмосферное торможение. По расчётам команды, аппарат продержится не более двух суток, после чего сойдёт с орбиты и сгорит в атмосфере. За это время студенты собирают телеметрию и анализируют, как именно ведёт себя сверхлёгкий парус под давлением солнечного света.
В начале миссии команда столкнулась с потерей связи, но вскоре аппарат снова «откликнулся», и эксперимент перешёл в штатный режим.
Почему это важно?
Световые паруса рассматриваются как перспективный способ отправки малых зондов за пределы Солнечной системы. Без топлива, без ограничений по запасам энергии — только свет и время. Именно поэтому такие технологии особенно интересны для сверхлёгких аппаратов.
Но есть и другой, не менее важный результат. Как отметил руководитель интеграции и испытаний проекта Апурва Ханвадикар, для большинства студентов работа над реальной космической миссией — уникальный шанс: не на бумаге и не в симуляции, а с настоящим аппаратом, который действительно побывает в космосе.
Иногда большой шаг в будущее начинается с объекта размером в полметра и весом в сто граммов. И, похоже, поймать солнечный свет — не такая уж фантастика.
