Проект Mercury Scout предполагает исследование Меркурия с применением солнечного паруса. В отличие от традиционных ракетных двигателей, нуждающихся в топливе, данная технология использует давление солнечного света на обширные поверхности для передвижения космического аппарата.
Возрождение старой идеи
Концепция применения солнечных парусов для космических путешествий появилась задолго до нашей эры. В 1610 году выдающийся астроном Иоганн Кеплер в письме к своему другу и коллеге Галилео Галилею изложил идею об использовании давления солнечного излучения для движения объектов в космосе.
Эффективность солнечных парусов определяется тем, что свет, состоящий из фотонов, оказывает давление на их поверхность. Фотоны, несмотря на отсутствие массы, обладают импульсом, и при попадании в солнечный парус передают ему незначительную тягу, которая со временем позволяет космическому кораблю увеличивать скорость в космическом пространстве.
Изначально технология, требуемая для воплощения этой дальновидной идеи, значительно превышала существующие технические возможности. Лишь в начале XXI века технологии достигли уровня, необходимого для ее реализации. В 2001 году Планетарное общество, некоммерческая организация, специализирующаяся на космических исследованиях, приступило к амбициозному проекту под названием «Космос-1». На тот момент это был первый космический аппарат с солнечными парусами, разработанный для космической миссии. Однако запуск «Космоса-1» в июне 2005 года оказался неудачным: ракета-носитель не смогла достичь заданной орбиты.
Несмотря на предыдущие неудачи, концепция солнечных парусов не утратила актуальности. В 2010 году Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) осуществило запуск космического аппарата Ikaros, ставшего первым аппаратом с солнечным парусом, вышедшим на околоземную орбиту. Ikaros подтвердил работоспособность данной технологии, успешно выполнив управляемые маневры в космическом пространстве за счет использования солнечного паруса.
Парус для исследования Меркурия
После этого другие проекты также изучали и применяли данную технологию в научных исследованиях. В частности, миссия Mercury Scout планирует использовать ее для изучения Меркурия.
Солнечный парус будет иметь площадь около 2 500 квадратных метров и толщину 2,5 микрона. Парус изготовят из алюминизированного материала CP1, похожего на материал теплового экрана телескопа Джеймса Уэбба. Его разделят на четыре секции, которые будут раскрываться с помощью опор из углеродного волокна.
По прибытии на место назначения через 3,8 года, миссия займется картографированием поверхности планеты для выявления залежей воды в затененных кратерах. Для проведения таких исследований потребуется регулярная корректировка конструкции, аналогично тому, как парусник настраивает угол и положение паруса в соответствии с направлением ветра.
Использование солнечных парусов имеет ряд преимуществ перед традиционными ракетными системами. Прежде всего, это снижение затрат на изготовление и вывод на орбиту. Благодаря этому космические миссии с использованием солнечных парусов становятся более рентабельными и доступными. Кроме того, такие паруса не нуждаются в дополнительном топливе, что повышает энергоэффективность и уменьшает вес космических аппаратов, позволяя размещать на них больше научного оборудования.
Конструкция и конфигурация солнечных парусов отличаются большей вариативностью. Так, отражающая поверхность паруса, предлагаемая для данной миссии, может быть применена для освещения затененных кратеров на Меркурии, что упростит поиск водных ресурсов или других геологических образований.
В отличие от традиционных ракет, ресурс которых ограничен запасом топлива, паруса способны функционировать бесконечно долго, при условии сохранения целостности используемого материала. Это позволяет существенно продлить время космических миссий.