Проект «Знамя» — амбициозный план создания «искусственного солнца»

Космическое зеркало — это устройство, развернутое в ближнем космосе и позволяющее отражать солнечный свет и освещать определенные участки Земли (города, автострады, зоны стихийных бедствий или боевых действий и т.п.) в темное время суток. История создания космических зеркал в России очень короткая: 25 лет назад она началась, а через пять лет завершилась, казалось, не оставив после себя ничего, кроме сожалений о бесплодно растраченных миллиардах государственных денег. А между тем это был проект не только многообещающий, но и, по всей тогдашней видимости, вполне осуществимый. Потому и получил гордое название — проект «Знамя».

Солнечный парус…

Идея использовать отраженный солнечный свет «для нужд народного хозяйства» принадлежит еще Константину Циолковскому. Но он и его последователи считали освещение темных участков Земли лишь одним из возможных применений отраженной лучистой энергии Солнца. Главной же целью использования солнечного света было создание солнечных парусников — космических кораблей, увлекаемых в межпланетное пространство солнечными парусами.

Конечно, давление солнечного света в вакууме невелико — всего 1 мг (тысячная доля грамма) на кв. м. Однако если площадь поверхности солнечного паруса достаточно велика, а сила трения в безвоздушном пространстве отсутствует, то ничто не помешает космическому паруснику постепенно разогнаться до очень больших скоростей. Настолько больших, что они позволили бы сделать огромные расстояния до других планет вполне преодолимыми. Главное, никакая дополнительная мощность двигателей не нужна — все сделает пусть небольшое, но постоянное давление солнечных фотонов.

Дело, как говорится, оставалось за малым — за технологией изготовления и развертывания в космосе таких парусов. Но, как это часто бывает при переходе от «науки к производству», потребовались долгие десятилетия, прежде чем удалось осуществить первую практическую попытку.

…или «Новый свет»?

А произошло это так. В 1988 году, в преддверии 500-летия открытия Америки, Конгресс США объявил международный конкурс «Колумб-500». Участники конкурса должны были за четыре года создать космический корабль под солнечными парусами и отправить его к Луне. Предполагалось, что в конкурсе примут участие развитые страны Северной и Южной Америки и Евразии.

Забегая вперед, скажем, что предполагаемая «космическая гонка» к Луне так и не состоялась, но интерес мирового научного сообщества к проблемам космического кораблестроения в целом и космических парусников в частности был значительно подогрет.

СССР тоже заявил о своем участии в конкурсе. Начались подготовительные работы. Работы эти, как ни странно, не прекратились и после всем известных политических событий — развала Советского Союза и смены власти в стране. Наоборот, Ракетно-космической корпорацией «Энергия» им. СП. Королева был создан консорциум «Космическая регата», генеральным директором которого стал известный конструктор космической техники Николай Севастьянов.

Именно «Космическая регата» и разработала проект «Знамя-2». Проект не имел целью запуск солнечного парусника к Луне; акценты были смещены от солнечного паруса к «Новому свету», то есть к первой в истории действующей модели космического зеркала. А вывести его в космическое пространство и развернуть там должны были космонавты, находящиеся на орбите.

Завод в подмосковном Долгопрудном изготовил ткань, обладающую высокой отражательной способностью, невероятно тонкую (всего 5 мкм; 1 мкм равен 1 миллионной доле метра), легкую и обширную — площадью 20 квадратных метров. Был изготовлен и небольшой металлический цилиндр, играющий роль мачты, который содержал необходимую аппаратуру для развертывания зеркала в космосе и дистанционного управления этим процессом.

«Космическая ромашка»

И вот в ночь с 3 на 4 февраля 1993 года состоялось историческое событие. Космонавты Геннадий Манаков и Александр Полещук, установившие на корабле «Прогресс» металлический цилиндр мачты и свернутый в небольшой рулон отражатель, наблюдали за раскрытием первого в мире космического зеркала и передавали изображение на Землю, в Центр управления полетами (ЦУП).

«Прогресс», после отстыковки от станции «Мир» и прочих необходимых маневров, успешно и полностью развернул ткань «зеркала» на всех восьми несущих секторах.

В переполненном взволнованными наблюдателями ЦУПе, где находились руководитель проекта Владимир Сыромятников, его заместитель Владимир Бранец и генеральный директор «Космической регаты» Николай Севастьянов, шел оживленный обмен мнениями. Звучали реплики:

— Это похоже на колесницу Ильи-пророка!
— Скорее на вертолет Леонардо да Винчи…
— Колесо, катящееся по облакам!
— Космическая ромашка!

Судя по сохранившейся видеозаписи, зрелище в самом деле было фантастически красивым. На голубом фоне освещенной стороны Земли из маленькой искры металлического цилиндрика, плавно и неспешно вращаясь, вырастали восемь сверкающих серебряных лепестков «космической ромашки». Инженеры, физики, космические кораблестроители и другие присутствовавшие в ЦУПе суровые романтики космоса еще долго придумывали бы раскрывшемуся зеркалу новые имена, если бы не необходимость перейти ко второму этапу проекта «Знамя-2».

Да, конструкция модели зеркала показала свою жизнеспособность. Да, светоотражающая полиэтилентерефталатная пленка толщиной всего 5 мкм была успешно, без складок, замятий и разрывов, развернута в космосе, и специальное гибкое кольцо обеспечило круглую форму 20-метрового зеркала. Но оставалось ответить на главный вопрос — а сможет ли такое зеркало отразить на темную сторону Земли «солнечный зайчик» заданных размеров, степени освещения и устойчивости?

Космический корабль «Прогресс М-15» около шести минут двигался, держась линии терминатора (границы между освещенной и темной сторонами Земли). За это время «солнечный зайчик» диаметром около 5 километров пронесся со скоростью 8 км/сек от Франции до Белоруссии, где его застал восход Солнца. Несмотря на то что над Европой была сплошная облачность, многие люди видели в небе вспышки света. Немецкие метеорологи даже зафиксировали освещенность от светового пятна «Знамени-2»; она составила приблизительно 1 люкс (1 люмен на кв. м).

На первый взгляд, совсем немного, меньше, чем от 60-ваттной лампочки накаливания. Но, учитывая небольшие размеры зеркала и то, что освещались не комната и не дом, а круг диаметром пять километров, отраженный свет мог быть сравним по силе со светом полной Луны.

Космонавты также подтвердили движение «солнечного зайчика» по выбранному участку поверхности Земли, хотя сделать качественную видеозапись с МКС не удалось.

В общем и целом, это был успех. Российские ученые немедленно приступили к подготовке следующего эксперимента под названием «Знамя-2.5». Планировалось, что это будет переходный этап к созданию полноценного, уже 200-метрового, космического зеркала, которое могло бы освещать значительно большие регионы и за большее время.

Конец — это начало?

К сожалению, проект «Знамя-2.5» потерпел неудачу. 4 февраля 1999 года зеркало, установленное на борту транспортного космического корабля «Прогресс-М40», начало разворачиваться, но зацепилось за антенну и запуталось в ней. Эксперимент не удался, и корабль затопили в океане.

За проект «Знамя-3», тот, что с 200-метровым зеркалом, даже и браться не стали. Дело весьма дорогостоящее, а у страны в то время было много других финансовых проблем.

Казалось, на этом история космических зеркал завершилась. Однако идея использовать отраженный солнечный свет для освещения Земли оставалась слишком привлекательной, чтобы к ней время от времени не возвращались и ученые, и энергетики, и экономисты.

Так, в июне 2012 года в Италии прошла 25-я Международная конференция ECOS, посвященная перспективным путям развития экологически чистой энергетики. На этом мероприятии также обсуждались и преимущества космических зеркал. Если создать и развернуть в космосе зеркало без применения сложной электроники, которое направляло бы отраженный свет на небольшие наземные «светосборники», а также освещало бы города в темное время суток, это могло бы, пожалуй, со временем окупиться и даже стать экономически выгодным.

Технологически, как показал российский эксперимент «Знамя-2», это вполне выполнимо. Конечно, для окупаемости и получения выгоды космическое зеркало должно быть очень больших размеров, но, в принципе, это задача решаемая. И возможно, в ближайшем будущем за ее решение кто-нибудь возьмется.

Возможно даже, это снова будут наши, российские ученые и инженеры. Такие, как разработчики проекта «Маяк» из Московского государственного машиностроительного университета. В конструкции «Маяка» используются те же идеи светоотражательной пленки, что и в проекте «Знамя-2». И хотя сам спутник будет выглядеть не как «космическая ромашка», а как сверкающая правильная треугольная пирамида со стороной всего 3 метра, его разработчики надеются — в случае успешного запуска «Маяка» — на возврат к проекту «Знамя-3».

Поддержите проект Мир Знаний, подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзен

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о