О существовании светового давления ученые подозревали довольно давно. Первым исследователем, отметившим это явление, был Иоганн Кепплер, еще в XVII веке проводивший астрономические наблюдения, в том числе и за кометами. Тот факт, что хвост кометы отклоняется от Солнца при приближении к нему кометы, позволило предположить ученому существование давления, оказываемого солнечными лучами. Однако экспериментально в лабораторных условиях существование давления света было доказано только в 1900 году. На Земле, и вообще вблизи какого-нибудь крупного космического тела (планеты или ее спутника), невооруженным глазом определить такое давление невозможно, так как сила давления светового потока на несколько порядков слабее силы притяжения.
Кометы же – тела по космическим меркам небольшие, следовательно , мала и сила притяжения к ним. Поэтому для мельчайших частиц пыли, из которых и состоят хвосты комет, действия сил притяжения со стороны кометы и давление солнечного света сопоставимы по величине.
В связи с ростом потребляемой энергии на Земле и ухудшением экологии ученые изучают возможности более широкого, чем ранее, использования солнечной энергии. Уже существуют проекты космических электростанций на околоземных орбитах, основанных на преобразовании солнечной энергии в энергию сверхвысокой частоты и передаче ее на Землю.
Основная трудность в осуществлении этих проектов заключается в неудовлетворительной пока точности наведения излучателя энергии станции на приемную антенну на Земле, а также в необходимости создания этих антенн больших габаритов…
Вероятно, в будущем эти проблемы будут решены. Однако околоземные электростанции нельзя делать со слишком большими рабочими площадями из-за создания на Земле тени. Это значит, что космический аппарат должен находиться на более или менее постоянном расстоянии от Земли, но при этом не на околоземной орбите.
А потому он должен быть оснащен мощными двигателями, способными потреблять львиную долю вырабатываемой ими энергии. Выходом может стать расположение аппарата в окрестности одной из точек, в которой уравновешены силы притяжения Солнца, Земли и центробежная сила (речь идет о точке либрации, находящейся в тени Земли). Чтобы аппарат оставался в этой окрестности, достаточно использовать маломощные двигатели.
И тут возникает весьма привлекательная идея: а нельзя ли использовать в качестве источника энергии солнечный ветер? Ведь тогда аппарату вообще не нужен запас топлива, так как срок его службы будет ограничен только естественным старением техники. Уже в 20-х годах прошлого века появились первые проекты подобных летательных аппаратов, а в конце 70-х отечественными учеными была доказана теоретическая возможность управления космическим аппаратом силами светового давления в точках либрации.
Оснастив такой аппарат, например, рефлектором с большой площадью отражающей поверхности, выполненным из тонкой зеркальной пленки, и расположив его так, чтобы он освещался Солнцем, можно будет осуществить подсветку «ночной» стороны поверхности Земли или Луны (или отдельных участков этой поверхности). Со временем из таких конструкций может быть образована связка в виде кольца, вращающегося относительно прямой Солнце – Земля.
Видя старт космического корабля, трудно поверить, что эта огромная махина оторвется от земли. Еще труднее представить, что почти вся ракета сгорит за какие-нибудь минуты. Ведь современный космический корабль – это огромная ракета-носитель с многотонным запасом топлива, выводящая на орбиту небольшой спутник. Для удержания на орбите и маневрирования вполне хватает небольшого запаса энергии и энергии, вырабатываемой солнечными батареями. Почему так происходит? Дело в том, что любое тело на околоземной орбите находится в состоянии равновесия (в идеальных условиях спутник останется на околоземной орбите навсегда, хотя в реальности он постепенно приближается к Земле из-за сопротивления разреженных слоев атмосферы).
Тем не менее, отдаляясь от Земли, объект попадает в поле действия сил притяжения других тел Солнечной системы. При этом, если исключить целенаправленные полеты на Луну или другие планеты, существенным можно считать только притяжение со стороны Земли (потому что она относительно близко) и Солнца (потому что оно большое).
Это значит, что любое тело в Солнечной системе, находящееся в некоторой окрестности Земли, станет рано или поздно спутником Земли или Солнца.
Однако существуют «волшебные» точки, в которых центробежная сила орбитального движения аппарата и силы притяжения Солнца и Земли уравновешены. Это – точки либрации. Всего их пять, две из них (самые близкие к нашей планете) находятся на прямой Солнце – Земля по разные стороны от Земли на расстоянии около миллиона километров.
Александр Блинов, кандидат физико-математических наук
Архив: Странствование унтер-офицера Ефремова
События пугачевского бунта положили начало невероятному путешествию – «девятилетнему странствованию» российского унтер-офицера Филиппа Ефремова. В июне 1774 года в бою на заставе Донгуз «в Киргизской степи» он был ранен и попал в плен к казакам-пугачевцам. Той же ночью, когда «злодеи призаснули», ему с двумя солдатами удалось бежать, но уже на следующий день их схватили в степи киргизы и отвезли в свое кочевье. Филиппу было тогда 24 года: сын стряпчего духовной консистории в 13 лет попал в солдаты, а к 19 уже дослужился до сержанта. Киргиз, к которому попал Ефремов, два месяца залечивал ему раны, а зимой продал за четыре телячьи шкуры заезжему купцу. Вместе с другими русскими невольниками Филиппа погнали степями в Бухарское ханство. Стояли суровые морозы, многие не выдерживали перехода и умирали от голода и изнеможения.
В «Бухарии» Ефремова купил новый владелец, который через месяц подарил его своему тестю Даниар-беку – первому визирю и регенту, на деле являвшемуся полновластным правителем ханства. Даниар-бек поначалу доверил новому рабу сторожить двери гарема (при этом оскопления Ефремову счастливо удалось избежать), а когда он научился говорить по-узбекски, пожаловал его «дабашею, то есть капралом; дал в команду 10 человек».
На новой службе Филиппу поначалу пришлось тяжко: отказ принять ислам обернулся для него жестокой пыткой. Три дня Ефремова насильно поили соляным раствором. «Через сие мучение через день другие умирают, для того что соль у человека живот весь переест», – писал он потом. Но помереть Ефремову не давали: после пыток поили топленым овечьим салом, а когда увидели его твердость в вере, стали убеждать хотя бы дать присягу Даниар-беку, которую Филипп «по необходимости, наружно, а не внутренно, учинил». После этого он получил в командование 50 человек и стал принимать участие в военных походах. За проявленную храбрость был пожалован землей, дававшей 300 червонных в год, принял командование над сотней, то есть получил в свои 28 лет приличные по российским меркам доход и звание. Многие остались бы этим довольны, но Ефремов решил бежать и ждал лишь подходящего случая.
Такой случай представился, когда он отличился в сражении под Хивой: нагнал ранившего его неприятеля, отрубил тому руку, пленил и привез к командующему бухарским войском. За это Ефремов получил жеребца, красный кафтан и был отослан в Бухару за подкреплением. Даниар-бек наградил его землей, деньгами и приказал готовиться к возвращению в Хиву. Тут Филипп и решил бежать: за 100 золотых заказал у знакомого писаря грамоту, объявлявшую его бухарским послом в Коканд, и заверил ее печатью бека, которую тайно вынесла влюбленная в Ефремова ключница-персиянка. Когда через несколько дней Даниар-бек велел Филиппу ехать в Хиву, он вместо этого с двумя русскими отправился в Ферганскую долину.
Путь в Россию через казахские степи был тогда слишком опасен, беглецов ловили кочевники и снова продавали в рабство. Поэтому Ефремов отправился вначале на восток. Главным для него тогда было покинуть пределы Бухарского ханства прежде, чем его хватятся и начнут искать. Прибыв в город Маргилан, Филипп начал выдавать себя за купца-татарина, накупил товара и присоединился к каравану, направлявшемуся в китайские земли.