Американские физики предложили новый способ разгона межзвёздных зондов без использования топлива. Конструкция использует давление света и создаваемый им крутящий момент для изменения ориентации аппарата и эффективного разгона в нужном направлении.
В отличие от обычных солнечных парусов, TARS — это жесткая конструкция: плоская панель, угол наклона которой можно менять относительно Солнца. Это позволяет использовать момент силы, создающийся из-за неравномерного давления излучения, для постепенного изменения ориентации аппарата. После выравнивания панели в новое положение система переходит в фазу разгона, используя свет как источник тяги. Повторяя циклы поворота и ускорения, TARS набирает скорость. Благодаря жесткости конструкции и управляемой ориентации аппарат способен поддерживать устойчивое движение в заданном направлении без внешнего управления.
Исследования показывают, что аппарат с жёсткой парусной системой может развить высокую скорость. Так, две фольгированные крыла длиной по 10 метров, соединенные с грузом массой 1 килограмм, за три года смогут достигнуть скорости 300 км/с. Это в пять раз больше скорости космического аппарата «Вояджер-1» (60 км/с). Такая система реализуема с помощью современных материалов и технологий, без использования лазеров или ядерных источников энергии.
Ключевым фактором является размещение аппарата на орбите ближе к Солнцу. На расстоянии 0,3 астрономической единицы солнечный поток в 11 раз превышает значение на орбите Земли, а на расстоянии 0,1 а.е. — уже в 100 раз. Это позволяет существенно увеличить ускорение. При старте с орбиты Меркурия и использовании высокоотражающих материалов система может достигнуть 1% скорости света, или около 3000 км/с, оставаясь в пределах Солнечной системы. Авторы оценили, что при старте с таких орбит на разгон до 1000 км/с потребуется от одного до нескольких лет.
Благодаря отсутствию потребности в топливе и сравнительно небольшой массе система может быть запущена с помощью ракет или функционировать как дополнительная полезная нагрузка.
Это позволяет реализовать компактные межзвёздные миссии с низкими затратами на запуск. TARS пригоден не только для полётов к звёздам, но и для доставки малых зондов к внешним границам Солнечной системы или на высокоскоростные гелиоцентрические орбиты.
Авторы подчеркивают, что их подход не имеет ограничений традиционных солнечных парусов, которые теряют эффективность при изменении направления движения. Использование крутящего момента позволяет TARS стабилизировать ориентацию даже при изменении скорости. Предложенный метод совместим с лазерным подталкиванием, что может обеспечить ещё более высокие скорости в перспективе.
Следует провести экспериментальную проверку работоспособности механизма сначала на Земле, а затем в виде небольших орбитальных прототипов. Благодаря простоте и автономности концепция TARS может стать основой для новых типов зондов: от малых спутников в Солнечной системе до межзвёздных аппаратов, не нуждающихся в сложной инфраструктуре и больших расходах.