Электрический парус НАСА: первая проверка концепции
В Центре космических полётов Маршалла начались испытания в рамках проекта по разработке электрического паруса — революционного космического двигателя, способного доставить космический аппарат к границе Солнечной системы на максимальной скорости и вытолкнуть из гелиосферы. Испытания предоставят данные для моделирования самого устройства Heliopause Electrostatic Rapid Transit System (HERTS).
Как и солнечный парус, электрический парус использует давление солнечного ветра, но не фотонов, а протонов. В этом есть свои преимущества. Фотоны перестают давать необходимую тягу уже на расстоянии 5 а.е. от Солнца, где-то в районе пояса астероидов, а вот протоны — совсем другое дело. Электрический парус будет ещё разгоняться даже на расстоянии 16–20 или даже 30 а.е. от Солнца! Если верить расчётам, к этому моменту он достигнет очень высокой скорости. К примеру, расстояние примерно в 100 а.е. до гелиопаузы он преодолеет менее за 9,9 года с разгоном от Юпитера или за 11 лет без разгона, втрое быстрее «Вояджера-1» и вдвое быстрее аппарата на солнечном парусе.
Инженер НАСА Брюс Уигманн руководит разработкой. В его руках алюминиевый трос толщиной 1 мм, из таких тросов будет состоять электрический парус
Устройство состоит из ряда длинных и тонких тросов с высоким положительным зарядом и бортовой электронной пушки, направленной против движения космического корабля. Поток электронов из пушки заряжает тросы, так что положительно заряженный металл отталкивает протоны солнечного ветра и получает импульс. Солнце испускает протоны со скоростями от 400 до 750 км/с — так называемые быстрый и медленный солнечные ветра. Концепцию предложил в 2006 году финский учёный Пекка Янхунен.
Электрический парус НАСА будет состоять из 10–20 алюминиевых тросов диаметром около 1 мм и длиной 20 км каждый. Таким образом, парус образует окружность с диаметром 40 километров. Заняв исходную позицию, аппарат начнёт медленно вращаться (примерно один оборот в час), и тросы сами вытянутся во всю длину за счёт центробежной силы.
После этого от начнёт медленно двигаться. На расстоянии 1 а.е. от Солнца расчётная тяга составляет примерно 0,150 mN.
Эффективная площадь электронного паруса HERTS составляет примерно 600 км2 на расстоянии 1 а.е. от Солнца и увеличивается до более чем 1200 км2 на 5 а.е.
Сейчас проходят испытания в симуляторе солнечного ветра High Intensity Solar Environment Test (на фото внизу), где измеряется количество столкновений протонов и электронов от солнечного ветра с положительно заряженным тросом. Инженеры умышленно используют вместо алюминия стальной трос. Хотя сталь плотнее алюминия, но это нержавеющий материал, который моделирует нержавеющие свойства алюминия в космосе и позволит дольше проводить испытания.
Сенсоры замеряют отражения протонов от заряженного троса и количество притянутых к нему электронов. Эта информация нужна, чтобы разработать спецификации электронной пушки на аппарате.
В данный момент система HERTS находится на низкой стадии технологической готовности, признаёт НАСА. Даже если результаты испытаний в камере, моделирование и проверка систем развёртывания тросов окажутся успешными, а эти испытания займут два года, всё равно останется ещё много работы по проектированию и изготовлению электрического паруса. Первый космический корабль на таком двигателе мы можем увидеть только лет через десять.
