Аппараты, которые хотят отправить к Альфе Центавра, похожи на дискеты

Этой весной русский миллиардер Юрий Мильнер заявил о своем намерении разработать космические аппараты, которые смогут развить скорость в 20% световой и достичь Альфы Центавра за двадцать лет. Давно известно, что люди пока не смогут осуществить или пережить такое путешествие, поэтому миссия будет включать невероятно легкие роботизированные аппараты. Флот крошечных спутников, над которым уже начали работать инженеры и любители, напоминает старомодные дискеты. Несмотря на это, такая идея демонстрирует возможности и начинку потенциальных вестников человечества.

Встречайте Sprites, «спрайты»: небольшие устройства, которые похожи на дискеты (floppy-диск), но на деле являются передовыми космическими аппаратами, оснащенными солнечными элементами, радиопередатчиком и крошечным компьютером. Эти летом проект Kicksat-2 под руководством Корнелльского университета отправит сто таких «дискет» к Международной космической станции. Там эти спутники проведут несколько дней полевых испытаний, где проверят их навигационное оборудование и системы связи, после чего сгорят на орбите.

Ведущие инженеры проекта, Захари Манчестер и Мейсон Пек, входят в консультативный комитет Breakthrough Starshot, амбициозной миссии по достижению ближайшей к нам звездной системы в за время одного поколения. «Спрайты» и технология «чипового спутника», «чипсата» (chipsat), на которой они построены, являются шагом к достижению этой цели межзвездного путешествия. Более того, они могут являть собой будущее освоения космоса.

«Чиповый спутник никогда не заменит большой космический аппарат, но он способен на очень интересные подвиги вроде приземления на другой планете, — говорит Бретт Стритмен, аэрокосмический инженер некоммерческой фирмы Draper, которая разрабатывает технологии чиповых спутников c 2010 года. «Мы предвидим, как отправляем их в места, куда вы не рискнете отправить обычный космический аппарат, либо используем преимущества таких малых аппаратов».

Преимущества быть очень маленьким и легким включают способность набирать очень высокую, практически релятивистскую скорость, сокращая целые годы, которые требуются на преодоление огромных расстояний. В сочетании с присущей такой технологии одноразовостью, можно получить экономически эффективный вариант, который можно забросить в ледяные шлейфы на Энцелад, предпринять рискованную высадку на комету или отправиться прочь из Солнечной системы и передать на Землю информацию.

Такова идея, по крайней мере. Сначала технологию нужно будет испытать на орбите. В 2011 году три манчестерских «спрайта» первого поколения были прикреплены к внешней оболочке МКС и оставлены на усмотрение жестокой радиации. Когда астронавты достали устройства несколькими годами спустя, они еще работали.

В апреле 2014 года Kicksat-1 был запущен на орбиту: это должно было быть первое крупномасштабное испытание технологии. К сожалению, получив вспышку космической радиации, контейнер с Kicksat-1 не смог выпустить груз из 104 «спрайтов», упал в атмосферу и сгорел.

Собрав деньги на Kicksat-2, Манчестер и его помощники попытаются сделать это еще раз. Их ценный груз, запланированный к запуску с грядущей миссией пополнения запасов на МКС, представляет собой исторически самое большое число спутников, которые будут выпущены за один раз.

«Мы пытаемся осуществить миссию с сотней крошечных спутников», — говорит Манчестер. Ключевая цель заключается в проверке систем связи «спрайтов», которая опирается на протокол CDMA — используя этот метод, вышка мобильной связи общается с сотнями отдельных устройств на одной радиочастоте. Очень важно научиться общаться со «спрайтами» в такой же манере, чтобы в дальнейшем запустить крошечные аппараты в миссию в глубокий космос.

Некоторые из «спрайтов» Kicksat-2 также включают в крошечные витки проводов, которые генерируют небольшое магнитное поле, если пропустить через них ток. Этот процесс превращает весь спутник в стрелку компаса, что позволяет выровнять его с магнитным полем Земли для ручного управления.

Мы все еще далеки от флотилии космических аппаратов, которые смогут осуществить межзвездное путешествие. Спрайты Манчестера весят всего четыре грамма, но Breakthrough Starshot планирует уменьшить эту цифру в четыре раза. Чем больше вы можете уменьшить спутник, тем меньше придется строить гигантскую лазерную систему.

У поездки к Альфе Центавра остаются гигантские технологические препятствия, которые необходимо преодолеть, в частности, накопление энергии и коммуникация на дальнем расстоянии. Тем не менее отрадно видеть, что ученые уже думают о том, как можно спроектировать дешевую, небольшую и быструю технологию, которая в конечном итоге позволит нам достичь новых дивных глубин и скоростей.

Аппараты, которые хотят отправить к Альфе Центавра, похожи на дискеты
Илья Хель