«Знамя-2» – солнечный парус, который впервые осветил Землю

Солнечный парус можно использовать не только для космических перелетов, но и для освещения нашей планеты в темное время суток. Как был реализован первый в мире проект солнечного паруса «Заря-2» вы узнаете из этой статьи.

4 февраля 1993 года на околоземной орбите был проведен комический эксперимент «Знамя-2». В ходе этого эксперимента в космосе был впервые развернут солнечный парус, и впервые было произведено искусственное освещение Земли отраженным солнечным светом.

Парус был развернут на борту грузового корабля «Прогресс М-15» силами российских космонавтов, работавших на орбитальной станции «Мир».

«Знамя-2» – солнечный парус, который осветил Землю. Фото со станции «Мир»

Кто первый поднял “солнечный парус”?

В декабре 1988 года Конгресс США объявил конкурс «Колумб-500», приуроченный к 500-летию открытия Америки. Участники должны были создать и запустить к Луне космический корабль, движимый солнечным парусом. Предполагалось, что в гонке примут участие, как минимум три парусника, представляющих Европу, Америку и Азию. Однако даже такие скромные ожидания не оправдались, и гонка так и не была проведена. Но тем не менее, конкурс подогрел интерес научного сообщества к созданию солнечных парусов.

СССР тоже заявил о своем участии. После распада Союза, Россия не прекратила работ в данном направлении, и единственная из стран-участниц провела испытания паруса в космосе. В 1990 году под руководством РКК «Энергия» был создан консорциум «Космическая регата», который в последующие годы стал основной организацией, занимающийся тематикой солнечных парусов, в нашей стране.

Солнечный парус: Знамя-2, как освещали Землю из космоса

Целью эксперимента «Знамя-2» была проверка концепции паруса из пленочного материала. Будет ли устойчив парус, как он себя поведет, можно ли им управлять? При разработке паруса старались максимально использовать уже имеющееся оборудование и прототипы.

Сам парус был изготовлен из ПЭТФ-пленки толщиной 5 мкм с нанесенным на нее отражающим покрытием. Пленка была упакована в агрегат развертывания отражателя (АРО), который представляет собой вращающийся барабан, с восемью катушками, на которые намотаны секции пленки. Также в АРО был установлен привод вращения и два привода поворота отражателя.

При вращении барабана, за счет центробежной силы, пленка сама вытягивалась из катушек и разворачивалась в солнечный парус, диаметром 20 м. АРО был установлен на место стыковочного узла корабля «Прогресс М-15» экипажем станции «Мир» космонавтами Г. Манаковым и А. Полещуком.

4 февраля 1993 года начался эксперимент. Он проходил в течение четырех витков вокруг Земли.

• На первом витке корабль «Прогресс» был отстыкован от станции «Мир». Корабль отошел от станции на 160 м. Было произведено разворачивание отражателя.
• На втором витке были выполнены повороты корабля на малые углы.
• На третьем витке корабль занял исходную позицию для проведения эксперимента «Новый свет». Продольная ось корабля при этом стала перпендикулярно плоскости орбиты, а отражатель находился под углом 34 град. относительно Солнца.
• На четвертом витке был проведен эксперимент «Новый свет» — освещение ночной стороны Земли отраженным светом.

После этого АРО вместе с отражателем был отстрелен от корабля.

Эксперимент «Знамя-2» в действии. Несмотря на малый размер солнечного паруса, наблюдатели на Земле посчитали его яркость сопоставимой с лунной

Космонавты со станции «Мир» наблюдали за движением светового пятна по поверхности Земли. Оно было видно в течение 6 минут и прошло через города Лион, Берн, Мюнхен, Прагу, Лодзь, Брест, Гомель. Световое пятно при этом имело диаметр 5 километров и двигалось со скоростью 8 км/с. Небо над Европой в это время было затянуто густой облачностью, но все же наблюдатели отмечали вспышку света, освещавшую облака. Немецкие метеорологи измерили яркость светового пятна и она оказалась сопоставимой по яркости с полной Луной. Через два витка, когда отражатель уже был отстрелен от корабля, он все еще хорошо наблюдался в небе над Канадой.

В ходе эксперимента выявился один недостаток примененной конструкции паруса. Секции пленки, из которых он состоит, при раскрытии стали скручиваться по краям, что можно заметить на фотографиях. Из-за этого полезная площадь и эффективность отражателя, оказались несколько меньше ожидаемого.

Но тем не менее, несмотря на скромные результаты, эксперимент «Знамя-2» можно считать успешным. Все задачи, которые стояли перед конструкторами были выполнены. Формально Россия выиграла конкурс Колумб-500, так как в условиях был пункт, гласящий, что если ни один участник не сможет отправить корабль к Луне, победителем считается тот, кто первым развернет в космосе солнечный парус. Однако ни награды, ни грамоты, ни даже официального признания от американской стороны не последовало.

Эксперименты «Знамя-2,5» и «Знамя-3»

Консорциум «Космическая регата» запланировал дальнейшие эксперименты с солнечными парусами.

Следующим стал «Знамя-2,5», который состоялся 4 февраля 1999 года. На грузовой корабль «Прогресс М-40» был установлен парус диаметром 25 метров. В ходе эксперимента должна была быть опробована новая система управления кораблем. Но, из-за программной ошибки, не была отдана команда блокировки раскрытия отражателя, в результате чего полотно зацепилось за одну из антенн корабля. Эксперимент был сорван.

В дальнейшем планировался эксперимент «Знамя-3». Корабль «Прогресс» должен быть оснащен отражателем диаметром 60-70 метров, желательно цельной конструкции (не разделенной на сектора). Этот проект потребовал бы существенной модернизации корабля «Прогресс». Также планировалось усовершенствовать систему ориентации, чтобы снизить затраты топлива на маневрирование.

Эксперимент планировался на 2008 год, уже в рамках научной программы МКС, но так и не был выполнен.

Ещё одна фотография эксперимента «Знамя-2». Такое в космосе увидишь не каждый день!

Перспективы космического освещения Земли

Идею космического освещения Земли предложили еще в начале 20 века теоретики космонавтики Ф. Цандер в СССР и Г. Оберт в Германии. Благодаря конкурсу Колумб-500 и эксперименту «Знамя-2» работы перешли в практическую плоскость.

У такого освещения множество сфер применения. Наиболее очевидный — освещение северных городов во время продолжительного периода полярной ночи. Также, благодаря тому, что космическое зеркало можно быстро переориентировать, луч света можно направлять в районы чрезвычайных ситуаций, военных учений, строек государственного масштаба, массовых спортивных мероприятий.

В свое время, сразу после проведения «Знамени-2» нашлось много противников этой идеи. Они утверждали что искусственное освещение будет губительно влиять на природу, собьются биоритмы растений, животных и человека, изменится климат. Но такая аргументация выглядит малоубедительной, поскольку в северных городах биоритмы человека и без этого подвергаются жестоким испытаниям, а отраженный свет силой даже в несколько полных лун, недостаточен для сколь существенного изменения климата.

«Космическая регата» предлагала создать систему космического освещения «Третье светило» на основе солнечного парусного корабля проектируемого для лунной гонки. На околоземную орбиту предлагается вывести 12 отражателей диаметром 200 метров каждый. Такая система сможет освещать до 5 городов. Яркость отраженного света при этом может достигать 10-100 луннет (полных лун). Такая яркость позволит вполне комфортно работать на улице без применения каких-либо дополнительных источников света.

Источник: http://mykosmos.ru/