Валерий Родиков - К звездам под радиопарусом

Парус соткан из тончайшей проволоки в виде множества шестиугольных ячеек. В 10 триллионах пересечений этих ячеек расположены микроэлектронные схемы (маленькие ЭВМ), которые образуют в целом сверхмощную ЭВМ параллельного действия. Каждая микросхема чувствительна к свету и может работать как крошечная телекамера.

Ввиду своей хрупкости парусник будет монтироваться в космосе, например, за орбитой Марса. А космический ветер для паруса создаст мазер молекулярный или иначе - квантовый генератор СВЧ радиоволн. Мазер работает по тому же принципу, что и лазер, только диапазон излучения другой микроволновый.

Хотя устройство мазера много сложнее, чем лазера, но открыли его раньше. Сейчас кажется даже удивительным, что науке пришлось сделать такой зигзаг на пути к оптическому мазеру - лазеру.

Его и назвали-то по аналогии с мазером, заменив лишь первую букву "м" (начальная буква английского написания слова "микроволновый") на "л" (начальная буква английского написания слова "лайт" - "свет").

Интересно, что через десять лет после того, как заработал лабораторный мазер (а его создали независимо в СССР - группа ученых под руководством Н. Г. Басова и А. М. Прохорова, в США - группа ученых под руководством Ч. Таунса), в галактических туманностях был открыт естественный мазер. Если бы мазер не был бы создан в лаборатории (а это было сделано в 1954 году), то его неизбежно открыли бы позже благодаря радиоастрономическим наблюдениям.

Разместить мазер предполагается на спутнике околоземной орбиты, энергию дадут ему солнечные батареи, находящиеся тут же на орбите. Чтобы радиоволны "толкали" парус, мощность излучения мазера должна составлять 20 гигаватт (миллионов киловатт) . Это несколько меньше мощности пяти Братских ГЭС. Проекты таких солнечных электростанций в космосе уже предложены.

Радиолуч направляется и фокусируется на космическом парусе специальным устройством в виде так называемой линзы Френеля (оптические линзы Френеля применяют в маячковых и сигнальных фонарях). Размер линзы огромен - около 50 тысяч километров (четыре земных диаметра!). Линза состоит из чередующегося набора концентрических колец из проволочной сетки и пустых кольцевых зон. Радиусы колец подобраны так, чтобы радиоволны, проходящие через пустые кольца, собирались воедино на парусе космического аппарата "Старуиспа". Помогут и микросхемы, расположенные в узлах пересечения проволочных ячеек паруса. Они будут так управлять электропроводимостью сетчатого полотна, чтобы радиолуч давил на него с максимально возможной силой.

Подгоняемый радиофотонами помчится в космосе парус. За одну неделю он разгонится до одной пятой скорости света. Такое стремительное ускорение сообщит ему радиолуч: в 155 раз превышающее ускорение свободного падения. Через неделю работы мазер выключится.

За 17 лет аппарат преодолеет три четверти расстояния до проксимы Центавра. Тогда центр управления полетом включит мазер и направит радиолуч на парус. Радиоволны достигнут аппарата примерно через четыре года, и хотя за столь долгое путешествие луч порастеряет свою энергию, ее все-таки будет достаточно, чтобы переключить все 10 триллионов микросхем в режим фотоприемников. Парус превратится в огромный искусственный "глаз", который сможет наблюдать неведомый мир ближайшей к нам звезды.

На скорости 60 тысяч километров в секунду "Старуисп" промчится мимо проксимы Центавра всего лишь за 40 часов. За это время он пройдет около 9 миллиардов километров - расстояние, равное диаметру орбиты Нептуна. Каждую секунду в этом сорокачасовом сеансе будет фиксироваться 25 изображений с высокой разрешающей способностью. С такой же скоростью происходит передача изображений в телевидении.

Затем по командам синхронизирующих сигналов, содержащихся в радиолуче, парус станет работать как антенна, которая направит радиоволны с закодированными в них изображениями на Землю.

Через четыре года после пролета соседней звезды парус будет находиться от нее на расстоянии почти в один световой год. А сигналы от "Старуиспа" только-только достигнут Земли, где ЭВМ превратят импульсы в изображения мира проксимы Центавра. Это произойдет четверть века спустя после запуска радиопаруса.

Если у нашей звездной соседки "Старуисп" обнаружит интересные объекты, то следующим шагом может стать посылка более тяжелой межзвездной автоматической станции, начиненной исследовательской аппаратурой и оснащенной совершенной оптической системой. Для этой цели был предложен аппарат, названный "Старлайтом". Он тоже с парусом, но приводится в движение лучом лазера. Парус его диаметром 3,6 километра предполагается изготовить из алюминиевой пленки толщиной всего 16 миллиардных долей метра. Масса паруса вместе с космическим аппаратом - около тонны. Поддувать парус будет лазер мощностью 65 гигаватт.

Его поместят либо на околоземную орбиту, либо на орбиту поближе к Солнцу. Там энергии побольше, и для "накачки" лазера можно будет использовать непосредственно солнечный свет. Как и радиолуч, лазерный пучок будет фокусироваться на парусе линзой Френеля, помещенной между орбитами Сатурна и Урана.

Диаметр линзы - тысяча километров. Лазер сообщит "Старлайту" ускорение 0,04 g. После трех лет непрерывного лазерного поддува межзвездная станция приобретет скорость, равную 11 процентам от скорости света, и удалится от Солнца на 0,17 световых года. В этот момент диаметр ускоряющего луча разойдется до 3,8 километра, то есть станет больше паруса, и лазер выклю чится.

Через сорок лет станция достигнет окрестностей ироксимы Центавра и начнет исследования. Как мы видим, "Старлайту" потребуется в два раза больше времени, чем его "радиопарусному" собрату, хотя мощность лазера в три раза превышает мощность мазера. Но ведь и несоразмеримо различие в массах самих аппаратов - 20 граммов и одна тонна.

Для полета человека к более далеким звездам, например, эпсилон Эридана, находящейся на расстоянии 10,8 световых лет, предлагается проект еще более тяжелого парусного космического корабля, названного "Суперстарлайтом". Масса его - 75,8 тысячи тонн, а размеры паруса и фокусирующей луч лазера линзы Френеля- 1000 километров.

Звезда эпсилон Эридана - ближайшая к нам звезда "солнечного" типа и первый звездный маршрут с человеком на борту, вероятно, будет проложен именно к ней. Чтобы экипаж мог долететь до звезды и вернуться обратно в течение человеческой жизни, корабль должен лететь почти со световой скоростью.

Группа лазеров, испускающих луч мощностью 43 тысячи тераватт (тераватт - миллиард киловатт) за 1,6 года разгонит корабль до крейсерской скорости 150 тысяч километров в секунду - половину скорости света. Чтобы обеспечить постоянное ускорение, мощность лазеров в конце этапа набора крейсерской скорости должна увеличиться чуть ли не вдвое, до 75 тысяч тераватт.