Солнечные паруса столкнулись с неожиданной проблемой на 75% скорости света

Межзвездные солнечные паруса могут столкнуться с неожиданной проблемой при достижении 75% скорости света. К такому выводу пришли исследователи из Харбинского технологического института, опубликовавшие новую работу на arXiv.

Для полета к другой звезде за разумное время необходимы технологии, значительно превосходящие химические ракеты. Одна из ведущих идей — солнечный парус, который разгоняется под воздействием света. Если направить на такой парус мощные лазеры, его можно разогнать до скоростей, недостижимых для современных двигателей.

Ученые Чао Шэнь и Цзяцзе Ли разделяют силы, возникающие при воздействии фотонов на парус, на три категории: сила от падающего света, сила от зеркального отражения и сила от диффузного рассеяния. На относительно низких скоростях все эти эффекты толкают парус вперед, но при релятивистских скоростях ситуация усложняется.

Из-за эффекта Доплера частота света, достигающего удаляющегося от лазера паруса, снижается, что уменьшает тягу. Чем быстрее движется парус, тем сложнее лазеру продолжать его разгонять. При достижении примерно 75% скорости света вступает в силу релятивистская аберрация света: диффузно рассеянный свет начинает направляться вперед, создавая силу, действующую в противоположном направлении — то есть возникает эффект торможения.

Лазер по-прежнему толкает парус вперед, поэтому суммарная сила не становится отрицательной, однако эффективность двигательной установки существенно падает. Исследование сосредоточено только на радиационной динамике и не учитывает столкновения с межзвездным газом и пылью, а также тепловые ограничения реальных материалов, которые могут перегреться или расплавиться под воздействием мощного лазера.

В модели парус представлен как идеализированное зеркало, тогда как в реальности потребуются более сложные материалы. Инженеры уже изучают метаматериалы и фотонные кристаллы, которые могли бы использовать описанные эффекты аберрации для автоматической коррекции ориентации и стабилизации траектории.

Полноценный межзвездный полет все еще далек от реальности. Путешествие на межзвездные расстояния сопряжено с множеством дополнительных сложностей, включая искривление пространства-времени. Тем не менее, понимание этих эффектов на высоких скоростях — важный шаг к созданию подобных космических аппаратов в будущем.

Источники: sciencedaily.com, Universe Today. Материал подготовлен по статье Энди Томасвика. Оригинальная работа: Chao Shen, Jiaze Li. «Relativistic Lightsail Propulsion Dynamics». arXiv, 2 июня 2026. DOI: 10.48550/arXiv.2606.04052