Солнечное давление, присутствующее во всей Солнечной системе, хоть и ослабевает с расстоянием, всё же оказывает влияние на космические аппараты. Это влияние становится особенно значимым для длительных космических полетов, где малейшие отклонения могут привести к существенным смещениям. Космические аппараты, например, отправляющиеся на Марс, могут сбиться с курса на тысячи километров из-за солнечного давления. Однако их конструкции предназначены для борьбы с этим воздействием.
Несмотря на то что солнечное давление может создавать помехи, его также можно использовать в своих интересах. Несколько космических аппаратов с солнечными парусами уже были запущены и испытаны, начиная с японского космического аппарата «Икарос» в 2010 году. Эти миссии подтвердили, что давление солнечного излучения можно использовать для управления космическими аппаратами. Последним примером такого аппарата является LightSail 2, запущенный в 2019 году, который продемонстрировал успешную миссию, длившуюся более трёх лет.
Космические аппараты с солнечными парусами имеют ряд преимуществ перед традиционными: их двигатели чрезвычайно легки и не исчерпывают топливо. Это делает такие миссии более экономически эффективными и продолжительными. Однако они также имеют ограничения, включая сложность развёртывания и управления.
Одной из основных проблем, с которой сталкиваются инженеры, является конструкция стрелы солнечного паруса. Поддерживающая структура должна быть лёгкой и прочной, чтобы обеспечить оптимальное функционирование паруса. По словам Китса Уилки, главного исследователя NASA ACS3, существующие стрелы либо тяжёлые и громоздкие, либо изготовлены из материалов, не идеальных для современных небольших кубсатов.
В свете этих вызовов NASA представило новую конструкцию солнечного паруса, названную Advanced Composite Solar Sail System (ACS3), изготовленную из углеродного волокна и гибких полимеров. Это позволит создать более легкую и прочную структуру, улучшая эффективность солнечного паруса.
Однако, несмотря на все преимущества солнечных парусов, их развёртывание остаётся сложным процессом. Для тестирования новых технологий и демонстрации их работоспособности, ACS3 будет запущен с кубсатом из 12 кубических единиц (каждая кубическая единица (1U) соответствует размеру 10x10x10 сантиметров), созданным компанией NanoAvionics.
Для изменения направления движения космического аппарата будет использоваться специально разработанный механизм для поворота парусов под определённым углом. В случае успешного развёртывания, команда ACS3 планирует провести ряд манёвров, включая наклон парусов для изменения орбиты. Одна из целей этого запуска — создание парусов большего размера, способных генерировать более сильную тягу.
Увеличение размеров парусов и усиление тяги может значительно расширить возможности использования солнечной энергии в космических миссиях. Развитие более эффективных и мощных солнечных парусов может стать важным шагом в направлении создания более долгосрочных и сложных космических миссий, а также в освоении глубокого космоса.