Как измерить давление света?

Запуск спутника связи на космическую орбиту всегда сопряжен с экономическими издержками. Поэтому задача номер один для разработчиков – сделать так, чтобы дорогостоящий, технически сложный объект отработал по максимуму. В рамках решения этой задачи в Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН по заказу АО «Информационные спутниковые системы им. академика М.Ф. Решетнева» в сжатые сроки успешно выполнена научно-исследовательская работа «Расчет светового давления на конструкционные материалы».

Над проектом работал научный коллектив под руководством директора института Игоря ПТАШНИКА. Корреспонденты газеты «Академический проспект» попросили Игоря Васильевича рассказать о работе:

– Спутник связи снабжается гибкой развертываемой антенной внушительных размеров (десятки метров в диаметре), сплетенной из специальной тончайшей проволоки. Наличие такой сетчатой антенны позволяет при ее малом весе обеспечить высокое качество связи в необходимом пользователям спутника радиодиапазоне. Нам предстояло рассчитать давление солнечного света на антенну спутника, находящегося на орбите Земли. Полученные данные необходимы конструкторам, чтобы оценить оптимальный объем горючего для обеспечения бесперебойной работы спутника. Важно отметить, что при запуске таких космических аппаратов исключен вариант взять горючее «про запас», каждый лишний килограмм увеличивает и без того существенные затраты.

Ученым предстояло выполнить колоссальный объем измерений и вычислений, чтобы оценить величину светового давления на сетку при освещении ее солнечными лучами под разными углами. Давление света на поверхность антенны очень мало, но за счет эффекта накопления в течение месяцев и лет пребывания спутника на орбите он приобретет вращательный момент. Это вращение необходимо скомпенсировать и для этого необходимо дополнительное топливо.

Научные сотрудники ИОА СО РАН создали экспериментальную установку, позволяющую проводить измерения интенсивности падающего света, рассеянного и пропущенного исследуемым материалом под разными углами и во всем диапазоне излучения Солнца. Затем с помощью методов численного моделирования и масштабных расчетов на суперкомпьютере были получены данные о влиянии света на конструкционные материалы. Это была очень кропотливая работа, и нужно подчеркнуть, что экспериментальная установка и разработанная методика могут и дальше успешно применяться при проведении аналогичных исследований.

В работе использованы данные Фурье-спектрометра, который является одной из визитных карточек института. Полученные результаты получили высокую оценку партнеров из АО «ИСС», и теперь спутник связи готов встретиться со светом! А в планах – успешное продолжение этого сотрудничества, ведь ИОА СО РАН обладает уникальным потенциалом и по ряду научных направлений занимает лидирующие позиции в стране и в мире.

Фото Алексея Вшивкова

ВРЕЗКА: Многолетний опыт фундаментальных исследований, накопленный в ИОА СО РАН, позволил впервые рассчитать давление солнечного света на разных длинах волн.