Введение

Проект солнечного паруса. Проект солнечного паруса и космического аппарата.

Cosmos 1 был проектом Cosmos Studios и Планетарного общества по испытанию солнечного паруса в космосе. В рамках проекта 21 июня 2005 года в 19:46:09 UTC (15:46:09 EDT) с подводной лодки "Борисоглебск" в Баренцевом море был запущен беспилотный космический аппарат с солнечным парусом, названный Cosmos 1. Однако, из-за отказа ракеты, космический аппарат не смог выйти на расчетную орбиту. После выхода на орбиту аппарат должен был развернуть большое парусное полотно, на которое оказывали бы давление фотоны Солнца, тем самым увеличивая скорость космического аппарата (вклад солнечного ветра аналогичен, но значительно меньше). В случае успеха, это стало бы первым использованием солнечного паруса для разгона космического аппарата на орбите, а также первой космической миссией, реализованной группой сторонников освоения космоса. Бюджет проекта составил 4 миллиона долларов США. Планетарное общество планировало привлечь еще 4 миллиона долларов США для Cosmos 2 – повторной реализации эксперимента, предварительно планировавшейся к запуску в рамках миссии снабжения "Союза" к Международной космической станции (МКС). Discovery Channel являлся одним из первых инвесторов. Однако, прогресс в технологиях и возросшая доступность мест для размещения небольших полезных нагрузок на большем количестве ракет-носителей привели к перепроектированию, аналогичному NanoSail D, получившему название LightSail 1 и анонсированному в ноябре 2009 года.

Профиль запланированной миссии

Для проверки концепции солнечного паруса проект Cosmos 1 запустил орбитальный космический аппарат, названный Cosmos 1, с полным комплектом из восьми парусов 21 июня 2005 года – в день летнего солнцестояния. Масса космического аппарата составляла , он состоял из восьми треугольных парусинок, которые должны были быть развернуты из центрального узла после запуска путем надувания структурных труб. Каждая парусинка имела длину , общая площадь поверхности составляла , и они были изготовлены из алюминизированной армированной пленки PET (MPET). Аппарат был запущен с помощью ракеты-носителя "Волна" (модифицированная межконтинентальная баллистическая ракета SS N 18) с российской подводной лодки "Дельта III" – "Борисоглебск", находящейся в погруженном состоянии в Баренцевом море. Первоначально аппарат должен был выйти на круговую орбиту высотой около , где и должны были быть развернуты паруса. Затем паруса должны были постепенно поднять аппарат на более высокую околоземную орбиту. "Cosmos 1 мог бы поднять свою орбиту на протяжении ожидаемых 30 дней миссии", – заявил Луи Фридман из Планетарного общества. Ожидалось, что миссия завершится в течение месяца после запуска, так как материал парусов (майлар) будет разрушаться под воздействием солнечного света.

Возможное движение по лучу

Солнечный парусник также мог быть использован для измерения влияния искусственных микроволн, направленных на него с радиолокационной установки. Антенна на комплексе Голдстоун сети дальней космической связи NASA использовалась бы для облучения паруса лучом мощностью 450 кВт. Этот эксперимент по двигательной установке, работающей на лучевом принципе, был бы проведён только после достижения основной цели миссии – управляемого полёта на солнечном парусе.

Отслеживание

Корабль был бы виден невооружённым глазом с большей части поверхности Земли: запланированная орбита имела наклон в 80°, поэтому его можно было бы увидеть с широт до примерно 80° северной и южной широты. Сеть станций слежения по всему миру, включая станцию Таруса к югу от Москвы и Лабораторию космических наук Калифорнийского университета в Беркли, пыталась поддерживать связь с солнечным парусом на протяжении всей миссии. Центр управления полётом базировался главным образом в российской компании НПО Лавочкин в Москве – центр, который Планетарное общество называет Mission Operations Moscow (MOM).

Физика

Корабль постепенно ускорялся бы на каждой орбите в результате давления излучения фотонов, сталкивающихся с парусами. Когда фотоны отражались от поверхности парусов, они передавали им импульс. Поскольку сопротивления воздуха, противодействующего скорости космического аппарата, не было бы, ускорение было бы пропорционально количеству фотонов, сталкивающихся с ним в единицу времени. Солнечный свет обеспечивает очень небольшое ускорение вблизи Земли – около 5 единиц. За один день скорость космического корабля достигла бы ; за 100 дней его скорость была бы , а за 2,74 года . При такой скорости корабль достиг бы Плутона, очень далёкой карликовой планеты в Солнечной системе, менее чем за 5 лет, хотя на практике ускорение солнечного паруса резко уменьшается по мере удаления космического аппарата от Солнца. Однако вблизи Земли ускорение солнечного паруса больше, чем у некоторых других двигательных установок; например, космический аппарат SMART 1, оснащённый ионным двигателем, имеет максимальное ускорение 2, что позволило ему выйти на лунную орбиту в ноябре 2004 года после запуска в сентябре 2003 года.