Универсальный эволюционизм и перспективы освоения космоса - страница 6

Схемное решение

Наиболее масштабным примером применения классического солнечного паруса является двигатель Шкадова (ST – Shkadov thruster или stellar thruster), относимый к звездным машинам класса А (предназначенным для непосредственного создания тяги) [4, 5, 6]. Классический ST представляет собой крупноразмерную (сопоставимую с размерами орбит внутренних планет) конструкцию, выполненную в виде солнечного паруса, световое давление на который уравновешено гравитационным притяжением звезды. Поскольку давление излучения звезды в результате приобретёт несимметричный характер, разница в давлении создаёт тягу, и звезда начинает ускоряться в направлении парящего над ней паруса. Такая тяга и ускорение будут крайне небольшими, но такая система может оставаться стабильной в течение тысячелетий. Планетная система звезды будет перемещаться вместе с самой звездой. По имеющимся данным для «фотонного» ST, для такой звезды, как Солнце, со светимостью 3,85х10^>26 Вт и массой 1,99х10^>30 кг, общая тяга, производимая отражением половины солнечного излучения, будет равна 1,28х10^>18 Н. За временной промежуток в 1 миллион лет это даст изменение скорости на 20 м/с и удаление от исходной позиции на 0,03 световых года. Через один миллиард лет скорость будет составлять 20 км/с, а удаление от исходной позиции – 34000 световых лет.

Очевидным решением для увеличения изменения скорости и сокращения времени перемещения звезды представляется форсирование ST по тяге за счет использования отражения от паруса не только светового излучения, но и положительно заряженных ионов солнечного ветра. Это достигается модификацией ST в EST – приданием парусу электрического заряда. В связи с тем, что предполагается работа EST в течение длительного времени, для этого целесообразно использование не бета-радиоактивных изотопов, предложенных автором для малых космических аппаратов [1], а размещенных на внешней стороне паруса электронных пушек, аналогично конструкции П. Янхунена [2]. Питание электронных пушек может осуществляться за счет утилизации тепла поглощаемого конструкцией паруса светового и теплового излучения – например, с помощью термоэлектрических преобразователей. В случае изготовления полотна паруса, в соответствии с [1], из чистых металлизированных наноструктурированных пленок толщиной порядка сотен нанометров, целесообразно интегрировать термоэлектрические преобразователи непосредственно в конструкцию полотна паруса в виде многослойного пакета нанопленок различного состава, чем может быть обеспечена их высокая живучесть. Не исключено также использование тонкопленочных солнечных батарей традиционной конструкции, при условии обеспечения их достаточного ресурса.

Подробное рассмотрение различных типов возможной конструкции паруса выходит за пределы задач настоящей статьи. В качестве возможного варианта может рассматриваться самосборка (и последующий саморемонт) полотна паруса из стыкующихся друг с другом, относительно небольших, идентичных самовоспроизводящихся автоматических космических аппаратов – роботов, с как минимум одной плоской отражающей (рабочей) поверхностью. Первичное производство таких роботов может осуществляться в плоскости эклиптики за счет утилизации вещества астероидов, с дальнейшим перелетом в область полюса звезды (с использованием интегрированного в конструкцию робота электрического солнечного паруса), а дальнейшее поддержание их численности для ремонта паруса – за счет утилизации неисправных, не подлежащих восстановлению роботов. Таким образом, полотно паруса EST формируется из множества небольших идентичных взаимозаменяемых ESS, что обеспечивает его высокую живучесть. В отличие от медленных космических аппаратов проекта «Катализ» (см. часть 2 настоящей статьи), для конструктивных элементов паруса двигателя Шкадова при их перелетах со стороны пояса астероидов к полюсу Солнца допустимо использование для ускорения концентрированного солнечного, лазерного или микроволнового излучения.