Астроном Дэвид Киппинг из Колумбийского университета представил концепцию межзвёздных полётов, которая может оказаться проще существующих подходов. Система TARS (Torqued Accelerator using Radiation from the Sun) представляет собой солнечную центрифугу, способную разгонять миниатюрные зонды до скоростей, превышающих вторую космическую.
Название TARS отсылает к роботу из фильма "Интерстеллар" 2014 года. По словам Киппинга, межзвёздная миссия остаётся одной из самых сложных проблем, с которыми когда-либо столкнётся человечество.
Принцип работы TARS основан на использовании двух лопастей с отражающим покрытием с одной стороны и тёмным с другой. Лопасти располагаются под углом 180 градусов друг к другу и соединяются тросом. Солнечный свет давит на отражающие поверхности, заставляя всю конструкцию вращаться с нарастающей скоростью.
Система работает как солнечная батарея, накапливая энергию до достижения критической скорости, при которой миниатюрный космический аппарат размером не больше мобильного телефона отстреливается на высокой скорости.
В работе приводены расчёты для лопастей толщиной 2,8 микрона и шириной 7 метров, соединённых 63-метровым тросом. После трёх лет разгона такая система может выбросить зонд со скоростью 12,1 км/с. С учётом орбитального движения это позволит превысить 42 км/с, необходимые для выхода за пределы Солнечной системы.
Однако даже при такой скорости путь до Альфы Центавра займёт более 30 000 лет. Киппинг предлагает несколько способов ускорения:
-
использование более прочных материалов вроде графена вместо углеродных нанотрубок
-
применение эффекта Оберта для дополнительного разгона при приближении к Солнцу
-
создание специальных орбит-квазитов
Квазит представляет вариацию солнечного паруса, где гравитационное притяжение Солнца слегка превышает давление излучения. Это позволяет поддерживать стабильную орбиту без следования законам Кеплера и предотвращает отталкивание TARS от Солнца.
При оптимальных условиях – использовании графена, эффекта Оберта, электромагнитного поля и первоначального лазерного разгона – система теоретически может разогнать зонд до 1000 км/с, что составляет 0,3% скорости света. При такой скорости полёт до Альфы Центавра займёт около 1300 лет.
Киппинг говорит:
Люди всегда говорят, что вы никогда не доберётесь до Альфы Центавра при жизни, но кого это волнует? Мне кажется очень эгоистичным настаивать, что любая космическая система должна завершить весь цикл за человеческую жизнь.
Пока TARS остаётся теоретической концепцией, но несколько частных космических компаний уже предложили Киппингу бесплатное место на запуске для прототипа размером с кубсат. Учёный отметил, что подобный проект вполне по силам студентам инженерных специальностей.
Основные технические сложности прототипа связаны с развёртыванием микронных панелей и обеспечением телеметрии для контроля правильности вращения. Киппинг уже модифицировал первоначальный дизайн, убрав трос и соединив лопасти в единую суженную по краям структуру.
Концепция TARS размещена в открытом доступе для доработки другими исследователями.
