Солнечные паруса из графена: технологии будущего
Инженеры ESA рассматривают возможность использования самого тонкого в мире материала для создания более легких и эффективных солнечных парусов. Создавая паруса из графеновых листов толщиной в один атом, космическое агентство хочет получить средство, которое поможет будущим беспилотным межзвездным миссиям.
Солнечные паруса рассматривались как способ запуска космического корабля с тех пор, как Константин Циолковский впервые выдвинул эту идею в начале 20-го века. При использовании солнечного света или лазеров, нацеленных на гигантские, похожие на паутины паруса, давление фотонов, попадающих на них, может генерировать тягу, толкая корабль вперед как парусник.
Ускорение такой системы было бы крошечным, но постоянным. Что еще более важно, у нее будет нулевой расход топлива, поэтому зонд можно сделать очень легким. Однако сами паруса добавили бы свою собственную, весьма значительную массу, снижая эффективность системы.
До сих пор солнечные паруса использовались, чтобы облегчить некоторым спутникам ориентацию в пространстве. Кроме того, с их помощью также были осуществлены два демонстрационных полета, но в них использовали полимерные паруса, сделанные из полиимида и майлара. Хотя они и могут быть сформированы в чрезвычайно тонкие листы, по сравнению с графеном толщиной всего в атом, данные полимеры выглядят как мешковина на фоне тончайшего шелка.
Чтобы узнать, может ли графен выступать в качестве материала для паруса, исследователи взяли пластину материала толщиной 3 мм и бросили ее в вакуумную трубу высотой 100 метров. В момент свободного падения этот импровизированный маленький «парус» был поражен серией 1-ваттных лазеров, которые ускорили его на целых 1 м/с². На Земле это несущественно, но специалисты ESA уверяют, что в космосе это ускорение в конечном итоге позволит развить огромную скорость.
В рамках программы ESA Business Incubator стартап-компания SCALE Nanotech в настоящее время ищет коммерческих партнеров для масштабирования системы и тестирования ее на орбите. «Создание графена относительно просто и его можно легко масштабировать до парусов шириной в километр, хотя само развертывание гигантского паруса может стать серьезной проблемой», пояснил Сантьяго Картамил-Буэно, руководитель группы GrapheneSail и директор SCALE Nanotech.