Исследователи Пекинского университета Бэйхан предложили использовать дифракционный солнечный парус для защиты Земли от потенциально опасных астероидов. Такой аппарат сможет выйти на ретроградную орбиту, то есть двигаться вокруг Солнца в направлении, противоположном движению Земли, а затем столкнуться с астероидом навстречу его траектории. Благодаря этому скорость удара может достигать примерно 100 км/с.
Энергия столкновения растёт пропорционально квадрату скорости. Для сравнения, аппарат миссии DART врезался в астероид Диморфос со скоростью около 6 км/с. Новый подход способен передать на каждый килограмм массы ударника примерно в 230 раз больше энергии, чем эксперимент DART.
Главная сложность связана с разворотом космического аппарата. Большинство объектов, включая Землю, обращаются вокруг Солнца против часовой стрелки, поэтому переход на обратную орбиту требует огромных затрат энергии. Химические ракеты не могут взять достаточно топлива для такого манёвра, тогда как солнечный парус использует давление солнечного излучения и не нуждается в традиционном топливе.
Идею траектории H-reversal (разворота направления движения) ещё в 1990-х годах предложил итальянский инженер Джанкарло Вулпетти. Сначала парус должен затормозить аппарат, затем гравитация Солнца направит его к звезде. Во время пролёта вблизи Солнца парус вновь создаст тягу и позволит аппарату выйти на ретроградную орбиту. Обычные паруса для этого подходят плохо: им пришлось бы сильно наклоняться к Солнцу, из-за чего эффективность резко снижалась бы.
Решением могут стать дифракционные паруса с микроструктурированными оптическими решётками. Они отклоняют свет в сторону, сохраняя всю поверхность обращённой к Солнцу, и тем самым упрощают управление аппаратом. Компьютерное моделирование показало, что именно отражательно-дифракционная конструкция лучше других подходит для такой траектории: остальные варианты либо падали на Солнце, либо выбрасывались за пределы Солнечной системы.
В качестве примера учёные рассмотрели астероид Апофис диаметром 340 метров, который 13 апреля 2029 года пройдёт примерно в 38 тысячах километров от Земли. Модели показали, что дифракционный парус сможет доставить к нему ударник со скоростью 100 км/с за 200–300 дней после запуска. Это почти на год быстрее стандартного солнечного паруса, а сокращение времени может оказаться решающим при необходимости изменить траекторию опасного астероида. О результатах сообщили Universe Today.