Как проект советских пионеров "Фара" стал известным звёздным "двигателем Шкадова" (2 фото + 1 видео)
Общепринято мнение, что в 1987 году на Международном конгрессе астронавтики советский учёный в области авиации и космоса Леонид Шкадов впервые предложил концепцию перемещения планетных систем между звёздами с помощью «звёздного двигателя», впоследствии названного в его честь.
Однако имеется и более раннее описание подобной конструкции в популярном в СССР журнале «Техника молодёжи». В декабрьском выпуске 1979 года была напечатана статья «К звёздам… на Солнечной системе», где рассказывалось о проекте «Фара», который был разработан участниками кружка «Космическое проектирование» Московского дома пионеров.
Суть проекта его авторы описали следующим образом.
«Представим себе, что солнечная система накрыта громадным экраном-полусферой, удерживаемой на постоянном расстоянии от Солнца и перекрывающей половину его излучения.
При этом другая половина излучения, подобно лучам фотонного двигателя, создаст тягу, под действием которой система экран — Солнце начнет ускоряться, увлекая за собой всю солнечную систему».
Проект был назван «Фара» потому, что авторы предложили сделать экран-полусферу отражающим и придать ему форму параболоида, в фокусе которого размещается Солнце. Это позволило бы получить максимальную величину тяги, поскольку отраженные лучи при этой форме экрана отбрасываются параллельным пучком, как в прожекторах или автомобильных фарах».
Но каким образом удерживать экран около Солнца? В этом должны помочь силы взаимного притяжения экрана и Солнца и сила светового давления на экран.
Объекты массой М и m будут двигаться под действием разности сил Q и Fm с одинаковым ускорением а.
Эта идея практически идентична концепции, описанной Шкадовым на международном конгрессе восемьдесят седьмого года.
Важным конструктивным аспектом обеих концепций является возможность использования солнечного паруса – приспособления, которое под воздействием давления солнечного света может приводить в движение объекты в космосе.
О том, что свет имеет импульс и, следовательно, может оказывать давление на объекты впервые предположил Джеймс Клерк Максвелл в начале шестидесятых годов девятнадцатого века.
А первым экспериментатором, кто успешно продемонстрировал на опыте вывод Максвелла о наличии светового давления был русский учёный Пётр Лебедев.
Еще одним технологическим нюансом, о котором уже было сказано, является то, что по форме «двигатель Шкадова» должен представлять собой параболоид. Дело в том, что помещение Солнца в центр сферы имело бы катастрофические последствия для нашего светила, так как весь отраженный сферой свет вернулся бы обратно к Солнцу, разогревая его еще больше.
Кроме того, перемещение с помощью такой конструкции возможно только в направлении, перпендикулярном плоскости вращения орбит планет солнечной системы. Даже при величине угла наклона зеркала 30 градусов, Земля все равно ловила бы некоторые дополнительные лучи.
Еще одна проблема в реализации такой конструкции - это просто получение достаточного количества материала для строительства огромной мегаструктуры. По оценкам, для нее потребуется одна десятитысячная массы Земли. Чтобы получить достаточно строительного материала для сооружения двигателя Шкадова, пришлось бы полностью демонтировать Меркурий.
Но предположим, что двигатель построен. Мы получили гравитационно связанную с нашей звездой зеркальную конструкцию, которая за счет того, что в одном из направлений будет излучаться больше энергии, образует разницу в давлении излучения. Возникает тяга 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 за счет гравитации будет перемещаться вместе с самой звездой.
За временной промежуток в 1 миллион лет это даст изменение скорости на 20 метров в секунду и удаление от исходной позиции на 0,3 светового года. Через 1 миллиард лет скорость будет составлять 20 километров в секунду, а удаление от исходной позиции — 34 000 световых лет, что немного превышает одну треть ширины галактики Млечный Путь.
Возникает вопрос: куда и зачем нам двигаться с такой черепашьей скоростью? Дело в том, что рано или поздно землянам придется задуматься о том, чтобы заменить стареющее и увеличивающееся в размерах Солнце, которое может спалить все живое на планете, на другую более подходящую звезду.
Теоретически возможно осуществить маневр под названием «гравитационный перехват». Но двигаться на встречу к новой звезде придется самим. Вот тут то можно было бы использовать двигатель Шкадова.