КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, 2012, том 50, № 4, с. 351-352
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
РЕЦЕНЗИЯ НА МОНОГРАФИЮ Е. Н. ПОЛЯХОВОЙ "КОСМИЧЕСКИЙ ПОЛЕТ С СОЛНЕЧНЫМ ПАРУСОМ" (Под ред. В. А. Егорова; изд. 2-е, дополненное; М.: Книжный дом "Либроком", 2011. 320 с.)
Монография Е.Н. Поляховой "Космический полет с солнечным парусом" посвящена исследованию возможностей использования солнечного светового давления в космонавтике.
Идея использования солнечного светового давления для передвижения в космосе и первые проекты солнечного паруса принадлежат одному из основоположников космонавтики, выдающемуся советскому ученому Фридриху Артуровичу Цандеру. Его памяти посвящена настоящая монография, первое ее издание вышло к 100-летию Ф.А. Цандера в 1986 году. Это издание оказалось первой в мире монографией (и до сих пор — единственной на русском языке), посвященной проблеме движения космических аппаратов с солнечным парусом. В 2005 году эта книга была награждена премией им. Ф.А. Цандера Российской академии наук.
Солнечный парус является одним из перспективных средств передвижения в космосе. Используется безупречный с экологической точки зрения и практически неисчерпаемый источник "даровой" солнечной энергии. На пути практического воплощения этой идеи стоят еще не решенные до конца технические задачи, такие как создание достаточно легкого и прочного материала для паруса больших размеров, а также эффективной системы управления им. Однако стремительный прогресс, который наблюдается последнее время в области создания новых материалов с ранее неизвестными характеристиками, нанотехно-логии и другие впечатляющие достижения физики и космонавтики, несомненно, приведут к преодолению остающихся трудностей. Российская космонавтика уже имеет некоторый опыт в экспериментах по развертыванию солнечных парусов в рабочее положение: эксперименты на станции Мир и ряд баллистических запусков с раскрытием парусов.
Основное внимание в монографии Е.Н. Поля-ховой уделяется небесномеханическим аспектам проблемы солнечного паруса. Монография состоит из двух частей — гелиоцентрические траектории движения с солнечным парусом и плането-центрические траектории движения с солнечным
парусом. Развернутое Введение описывает историю открытия светового давления П.Н. Лебедевым, появление идеи солнечного паруса Цандера, а также влияние солнечного светового давления на движение тел в Солнечной системе. Второе издание содержит также вводную статью "без формул", в которой рассматривается современное состояние проблемы. В частности, там описаны разработанные проекты солнечного паруса, не доведенные до практической реализации. Это проект США гонки парусных яхт от Земли к Луне и далее к Марсу, посвященный 500-летнему юбилею открытия Колумбом Америки; проект полета с солнечным парусом к комете Галлея. Приводятся различные конструкции солнечного паруса, полученные в ходе работы над проектами ("дизайн парусов"). На качественном уровне рассмотрены возможности полетов с парусом. Обсуждаются различные перспективные идеи, связанные с парусом: использование его для освещения полярных областей Земли, для очистки пространства от космического мусора, для изменения орбит опасных астероидов, сближающихся с Землей. Вводная статья написана популярно, подзаголовки — "фотонный пинг-понг", "космический серфинг", "вести с верфи", "парусные грезы". Вводная статья, как и вся монография, содержит много интересных исторических деталей.
Сила светового давления растет вместе с площадью поверхности тела, поэтому соответствующее ускорение значительно либо для тел малых размеров, либо для объектов с большой парусностью — отношением миделева сечения к массе. Первое справедливо для пылинок, второе — для легких спутников-баллонов больших размеров или парусов. Для того, чтобы обеспечить достаточную для межпланетных перелетов тягу, необходимы паруса размерами в сотни метров при общем весе аппарата порядка тонны. Поскольку сила светового давления обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света, для гелиоцентрического движения сферы (или плоского зеркала, ориентированного нормально к солнечным лучам) можно ввести редуцированную массу Солнца (закон Ньютона-Лебедева), и тра-
352
ВАШКОВЬЯК, СОКОЛОВ
ектории будут коническими сечениями. Если же зеркало ориентировано по-другому, появляется трансверсальная компонента силы. В первой части монографии подробно рассматривается задача о межпланетном касательном переходе с парусом-зеркалом, ориентированным нормально к солнечным лучам (задача Цандера), проводится сравнение с касательным импульсным переходом (без зеркала). Подробно рассмотрен также случай движения с постоянным углом установки паруса по отношению к солнечным лучам (траектория — логарифмическая спираль). Обсуждаются результаты оптимизации межпланетных траекторий с парусом с использованием принципа максимума Понтрягина (управление — угол установки паруса). Рассмотрены современные проекты конструкций солнечных парусов для гелиоцентрических перелетов (системы парусов—зеркал) с учетом необходимого терморегулирования и износа пленки. Обсуждаются также полуфантастические сегодня проекты межзвездных парусных перелетов, которые можно найти в литературе.
Во второй части монографии, посвященной геоцентрическим движениям, большое внимание
уделяется различным вариантам траекторий раскрутки с начальной круговой орбиты с помощью паруса, проблемам оптимизации, влиянию тени Земли. Приводится обзор работ, посвященных орбитальным маневрам и коррекции орбиты с помощью тяги солнечного паруса. Обсуждаются проблемы поддержания требуемой ориентации паруса относительно солнечных лучей, управление ориентацией космического аппарата с помощью сил светового давления и соответствующие системы стабилизации. Заключительный параграф монографии посвящен проблемам, связанным с поведением солнечного паруса в околосолнечном пространстве, возможному влиянию на парусную пленку различных факторов.
Монография содержит большой список литературы по обсуждаемым вопросам и несомненно является незаменимым источником информации при первоначальном знакомстве с проблематикой солнечного паруса. Во всяком случае, для русскоязычных читателей эта книга вне конкуренции.
М.А. Вашковьяк, Л.Л. Соколов
КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ том 50 № 4 2012
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.