Электропарусник проложит дорогу к Марсу

Финский ученый Пекка Янхунен (Pekka Janhunen) предлагает использовать электрический парус для добычи ресурсов на орбите и путешествий в глубокий космос. Оригинальная силовая установка, не требующая химического горючего, позволит добраться до Плутона всего за 5 лет, а также обеспечит регулярные рейсы транспортных кораблей к Марсу. Проект электрического парусника осуществим на современном уровне развития техники и требует значительно меньше средств, чем создание межпланетного корабля весом в сотни тонн на химическом топливе.

Электрический парус использует силу солнечного ветра для разгона космического корабля

Электрический парус, разработанный финским ученым, получил название E-sail (электрический парус или "Э-парус"). Это совершенно новый тип двигательной установки, который отличается простым устройством и невысокой стоимостью. По расчетам специалистов, проект EMMI (регулярные пилотируемые полеты к Марсу) с помощью электропаруса по стоимости будет сравним со стоимостью эксплуатации Международной космической станции.

Устройство "Э-паруса" относительно простое. Он представляет собой 50-100 рядов тонкого (порядка 25 мкм) провода длиной 20 км. Катушка с таким проводом весит всего несколько сотен граммов и в свернутом виде такой провод занимает совсем мало места. Для разгона корабля достаточно одного паруса, при этом на борт можно взять целый десяток запасных.

После запуска на орбиту катушка разворачивается в протяженную структуру — собственно сам электропарус. От солнечных панелей на провода подается ток около 20 кВ для создания положительного потенциала. Электрическое поле проводов распространяется на расстояние несколько десятков метров, что создает невидимое "полотно" паруса шириной 100 м, которое задерживает солнечные ионы. В результате солнечный ветер давит на парус и разгоняет космический корабль.

Тяга такого движителя невысока: около 10 милиньютонов, но за год она способна разогнать 1000-кг корабль до скорости 30 км/с. Таким образом можно быстро перемещать небольшие полезные нагрузки, например, для снабжения удаленных космических станций и поселений на других планетах. Также с помощью "Э-паруса" можно  осуществить дешевые полеты в глубокий космос. Так, облет к Плутона займет всего 5 лет и не потребует огромных баков с химическим топливом или длительных маневров по разгону в гравитационном поле других планет. Кроме того, электропарус может перемещать и более тяжелые грузы при обычной скорости 5-10 км/с. При этом опять же не понадобится выводить в космос тяжелые баки с горючим.

Электропарус может обеспечить регулярные рейсы к Марсу и добычу ресурсов на астероидах

Основное ограничение электрического паруса заключается в том, что он не может производить много тяги внутри магнитосферы планет, где нет солнечного ветра.  Также основная тяга создается только по направлению движения от Солнца, но возможны некоторые отклонения с помощью изменения угла наклона паруса. Также возможно движение галсами и по направлению к Солнцу — аналогично мореходству на парусных кораблях.

Концепция "Э-паруса" была предложена в 2006 г., и сегодня финские ученые предлагают использовать его для добычи воды на астероидах. Корабль с "Э-парусом" сможет  доставить к астероиду устройства для добычи воды, а затем перевезти  добытую воду к перерабатывающей космической станции, где ее превратят в водород и кислород. Таким образом становится возможным дешевое производство ракетного топлива  и воздуха в космосе. Это решает основные проблемы освоения Солнечной системы. Кроме того, доступность ракетного топлива позволяет  осуществлять посадку на другие планеты на тяге реактивных двигателей, что проще и безопаснее, чем спуск по баллистической траектории с использованием громоздкой и дорогостоящей одноразовой тепловой защиты.