У 1980 годзе ў космасе, на адлегласці 100 тыс. км ад Зямлі, разгорнуцца 12 пластыкавых пялёсткаў агульнай плошчай 600 тыс. м2. Сонечны вецер напоўніць парус, і «Геліагіро», касмічны ветразьнік, пачне свой шлях насустрач камеце Галея.
Нядаўна, у 1969 годзе, на старонках часопіса расказвалася пра праекты ветразёвых касмічных караблёў, разглядаліся тэхнічныя задачы, якія патрабуюць рашэння, намячаліся мэты палётаў («ТМ», № 8, 1969). Не прайшло і дзесяці гадоў, і, як гэта ўжо не раз бывала, фантастыка становіцца рэальнасцю. Амаль усе тэхнічныя пытанні, звязаныя з пабудовай сонечнага ветразя, вырашаны, і названая мэта першага палёту — камета Галея.
Адна з самых яркіх літаральна прадстаўніц сямейства нябесных вандроўніц, камета была названа ў гонар сябра і вучня Ньютона — Эдмунда Галея, які прадказаў яе з'яўленне ў 1758 годзе. Прадказанне Галея выдатна пацвердзілася: пасля складаных вылічэнняў узрушэнняў планет і месца з'яўлення каметы на небе яна была адкрыта ў канцы 1758 года і прайшла праз перыгелій у сакавіку 1759 года з памылкай менш за адзін месяц. Камета прынесла першае безумоўнае пацвярджэнне універсальнасці закона сусветнага прыцягнення і магутнасці распрацаваных да таго часу метадаў нябеснай механікі.
Каметы — невялікія целы сонечнай сістэмы. Іх памеры значна меншыя за самыя маленькія спадарожнікі сонечных планет. Аднак, у адрозненне ад метэарытаў, якія складаюцца ў асноўным з цвёрдага рэчыва, каметы ўтрымліваюць значна больш лятучых кампанентаў. У асноўным гэта замарожаныя метана-аміячныя злучэнні. Калі камета набліжаецца да Сонца, частка яе ядра ў ўмовах касмічнага вакууму пераходзіць пад уздзеяннем сонечных прамянёў у газападобны стан, мінаючы вадкую фазу.
Моцныя патокі зіхоткага матэрыялу вырываюцца з ядра каметы ва ўсе бакі і, загінуючы пад уздзеяннем сонечных прамянёў, утвараюць галаву, а затым заносяцца ў хвост. Па назіраннях, з ядра каметы Галея на адлегласці адной астранамічнай адзінкі ад Сонца выкідвалася 4 т газу ў секунду!
Галава каметы, пашыраючыся, можа стаць большай за Сонца, а хвост, заўсёды накіраваны ў бок ад Сонца, часам працягваецца на мільёны кіламетраў.
Нягледзячы на гіганцкія памеры, шчыльнасць рэчыва ў каметах нязначная. Распыліце адно пшанічнае зярнятка ў аб'ёме Вялікага тэатра — і вы атрымаеце ўяўленне аб шчыльнасці рэчыва ў камеце.
На жаль, акрамя звестак пра склад рэчыва камет, атрыманых спектраскапічным метадам, пра гэтыя таямнічыя вандроўніцы амаль нічога не вядома.
Адкуль прыходзяць каметы і куды знікаюць? Дзе нараджаюцца, як гінуць? Чаму многія каметы перыядычна вяртаюцца да Сонца?
Савецкі вучоны С. Усехсвяцкі абараняе гіпотэзу пра тое, што каметы ўзнікаюць нават у цяперашні час шляхам выкідаў пры вулканічных вывяржэннях на планетах-волатах і іх спадарожніках. Гіпотэза галандскага астранома Оорта мяркуе, што каметы ўтвараюць кальцо з рэшткаў протапланетнага воблака дзесьці за арбітай Плутона. Пад уздзеяннем узрушэнняў з боку бліжэйшых зорак некаторыя з камет уводзяцца ва ўнутраныя вобласці сонечнай сістэмы і становяцца бачымымі. Французскія астраномы лічаць: крыніцай першаснага рэчыва камет можа быць і само Сонца. Матэрыя, якая струменіцца ў выглядзе сонечнага ветру, дасягае таго месца ў космасе, дзе міжпланетныя магнітныя палі, сутыкаючыся з міжзоркавымі магнітнымі палямі, утвараюць турбулентнасць. Тут віравыя патокі збіраюць рэчыва ў камякі, і яны бесперапынна павялічваюцца ў памерах. Калі камякі рэчыва дасягаюць пэўных памераў, гравітацыйнае прыцягненне Сонца пераадольвае тормазныя сілы, і зародкі будучых камет стартавуюць назад да свайго «бацькі».
Хто ж мае рацыю? Магчыма, адказаць на многія пытанні, звязаныя з паходжаннем і складам каметы, дапамогуць дадзеныя, сабраныя першым касмічным ветразьнікам «Геліагіро».
Ідэя стварэння касмічнага карабля, рухомага сілай сонечнага ветру, была выказана Цыялкоўскім у 1920 годзе.
Па сучасных уяўленнях сонечны вецер — гэта патокі корпускул — электрычна зараджаных часціц, якія бесперапынна выпраменьваюцца сонечнай каронай.
Па дадзеных міжпланетных станцый, хуткасць сонечнага ветру ўжо ў раёне Зямлі дасягае 400 км/с, і ў яго патоках назіраецца турбулентнасць газу і дэфармацыя магнітнага поля, якое ён нясе з сабой.
І вось было вырашана выкарыстоўваць сонечны вецер для палётаў у калясонечнай прасторы.
Па меркаванні спецыялістаў цэнтра касмічных палётаў НАСА, якія стварылі праект сумесна з лабараторыяй рэактыўных рухавікоў у Пасадэне (ЗША), касмічны ветразьнік можа вырашаць у сонечнай сістэме разнастайныя задачы. Гэты касмічны апарат разлічаны на працяглыя палёты з малым, але пастаянным паскарэннем.
Адкуль узнікае гэта паскарэнне?
У 1900 годзе рускі фізік П. Лебедзеў доследным шляхам даказаў, што святло здольнае аказваць ціск на целы. Напрыклад, на Зямлі, апоўдні, Сонца цісне на ідэальна адбівальную паверхню з сілай 4,6 • 10-6 ньютона мг, то бок на квадратны кіламетр ідэальна паліраванага алюмінія выпраменьванне Сонца ціснула б з сілай у 0,5 кг. Але па меры набліжэння да Сонца гэта сіла павялічваецца і, што самае галоўнае, дзейнічае пастаянна. Так, нягледзячы на незначную велічыню паскарэння, за многія месяцы палёту хуткасць касмічнага ветразьніка, па разліках інжынераў НАСА, да моманту сустрэчы з каметай Галея дасягне 200 тыс. км/г.
Сонечны ветразь — вялікая адбівальная паверхня, звернутая да Сонца, служыць рухавіком касмалёта. Чым бліжэй да Сонца, чым больш ветразь, тым больш сіла цягі. Гэта, дарэчы, абмяжоўвае прымяненне касмічных ветразнікаў межамі Сонечнай сістэмы. Як і рухавік, ветразь мае шэраг пераваг у параўнанні з сучаснымі ракетамі. Ён значна таннейшы, больш надзейны, не патрабуе гаручага. Нарэшце, пры наяўнасці пастаяннай цягі касмічны ветразнік можа манеўраваць тым жа спосабам, што і ветразны карабель на Зямлі. Касмалёт можа лавіраваць па кірунку да Сонца або «плыць» па ветры, аддаляючыся ад Сонца.
У 1980 годзе плануецца вывесці ў космас з дапамогай карабля-носьбіта касмічны ветразны зонд. «Падняўшы ветразі», зонд паляціць у кірунку да Сонца, а затым, змяніўшы траекторыю, накіруецца насустрач камеце Галлея ў лютым — сакавіку 1986 года. Аўтары праекта лічаць таксама, што з дапамогай касмічнага ветразніка на Зямлю можна будзе даставіць узоры грунту з Марса.
Як жа ўладкаваны касмічны ветразнік?
На сённяшні дзень распрацаваны канструкцыі двух відаў: адзін карабель уяўляе сабой нацягнуты на звышлёгкі каркас квадратны ветразь са бакамі па 800 м. Гэта звыштонкі пластык, пакрыты паліраваным алюмініем. Канструкцыя максімальна палегчана, апорныя мачты выраблены з лёгкіх сплаваў, сам карабель, прымацаваны да ветразя, важыць усяго 820 кг. У ім размешчаны прыборы. Сістэма кантролю і стабілізацыі ўтрымлівае карабель на патрэбным курсе і забяспечвае манеўраванне карабля зменай арыентацыі ветразя.
Іншая, больш арыгінальная канструкцыя касмічнага ветразніка называецца «Геліягіра» — ад грэчаскіх слоў «геліас» — сонца і «гіра» — круг. Гэты апарат падобны на гіганцкі кветку сланечніка, які круціцца вакол сваёй падоўжнай восі. Ветразі «Геліягіра» — дванаццаць велізарных пялёсткаў з алюмінізаванага пластыка таўшчынёй 2,5 мікона — сыходзяць з цэнтральнай часткі апарата падобна лопасцям верталёта. Пялёсткі мацуюцца на двух узроўнях, па шэсць на кожным, і па форме нагадваюць гіганцкую мачту. Даўжыня кожнага пялёстка складае 6250 м, шырыня 8 м.
Велізарная перавага «Геліягіра» перад касмалётам з квадратным ветразем складаецца ў тым, што яму не патрэбна апорная канструкцыя для нацяжэння ветразя: гэта адбываецца за кошт цэнтрабежнай сілы, якая ўзнікае ў выніку кручэння апарата. Кручэнне ветразніка стабілізуе яго становішча ў прасторы. Чым кручэнне хутчэйшае, тым мацней нацягнуты палатно ветразя, і тым стабільней кірунак касмалёта на зорку-арыенцір. Кожны пялёстак можа круціцца вакол сваёй падоўжнай восі падобна лопасці вінта з мяняльным вуглом атакі.
Гэта дазваляе наземным назіральнікам кантраляваць становішча карабля і паварочваць яго адносна Сонца. Такім чынам сіла цягі, якая ствараецца сонечным ветрам, можа выкарыстоўвацца як для паскарэння, так і для запаволення руху «Геліягіра».
Апарат такіх гіганцкіх памераў, як «Геліягіра», не можа быць запушчаны з Зямлі.
Мяркуецца, што ў 1980 годзе дапаможны транспартны карабель вывядзе на каляземную арбіту адсек з «Геліягіра» на борце. Пялёсткі ветразя ў складзеным выглядзе зоймуць параўнальна мала месца. Адсек мае ўласны рухавік, які выведзе яго з каляземнай арбіты на геліацэнтрычную. Тут пачынаецца раскручванне апарата, неабходнае для раскрыцця ветразяў. Як толькі ветразі дасягнуць даўжыні ў 154 м, адсек пераключаецца на іншую траекторыю, і ветразі працягваюць круціцца ўжо пад дзеяннем сонечнага ветру. Працэс фарміравання ветразя з скручанай стужкі просты і надзейны. За 15 сутак пялёсткі ветразя цалкам раскрыюцца, і перыяд кручэння дасягне 3 мін. 20 с. Тэарэтычна «Геліягіра», накіраваная насустрач камеце Галлея, можа несці карысны груз у 1350 кг.
Палёт «Геліягіра» — гэта эксперымент з прыцэлам у далёкае будучыню. У космас адправіцца апарат, які рухаецца сонечным ветрам, штучны спадарожнік гіганцкіх памераў.
І калі гэты эксперымент увянчаецца поспехам, то ў недалёкай будучыні, магчыма, з'явяцца міжпланетныя транспартныя і іншыя караблі, павольнаходныя, як ладдзі старажытных часоў, але рухаюцца невычэрпнай і бясплатнай сілай, сілай самога Сонца.
СЕРГЕЙ АКСЁНАЎ, інжынер
У левым ніжнім куце вокладкі — схема касмічнага ветразніка. Ветразь касмалёта падобны і на крылы гіганцкага ветрака. Вакол цэнтральнай часткі апарата разгорнутыя 12 стужак са звыштонкага алюмінізаванага матэрыялу даўжынёй 6250 і шырынёй 8 м. Нацяжэнне гэтых стужак забяспечваецца цэнтрабежнай сілай, якая ўзнікае ў выніку кручэння апарата. Рухомы сонечным ветрам, «Геліягіра» нясе 1350 кг карыснага грузу, не патрабуе ні рухавіка, ні гаручага.
У верхнім левым куце паказаны арбіты руху «Геліягіра» насустрач камеце Галлея і арбіта самой каметы. Выйшаўшы на гэтую арбіту, касмалёт раскрыў свае велізарныя ветразі і з усё павялічваецца хуткасцю паляцеў да Сонца. Набраўшы на арбіце чакання велізарную хуткасць
і зрабіўшы некалькі манеўраў, касмалёт аддаляецца ад Сонца і накіроўваецца насустрач камеце Галлея.
У сярэдзіне вокладкі, справа, паказаны план сонечнай сістэмы і арбіта каметы Галлея. Камета пройдзе праз перыгелій 9 лютага 1986 года, але ўжо ў 1984 годзе яе можна будзе назіраць, калі яна будзе праходзіць праз сузор'е Цяльца. Апошні раз камета Галлея вярталася да Сонца ў 1910 годзе.