Как проложить путь под парусом среди чужих планет экспресс
Парусник движется не по воде, а в космосе, и толкает его не ветер, а давление солнечного света. Такой аппарат может летать годами, не тратя ни капли топлива. Управлять им — всё равно что вести яхту через океан, где течения — это притяжения планет, а порывы ветра — меняющийся солнечный свет. Задача из недавнего конкурса: облететь целую планетную систему, заглянув по пути к сотне разных объектов, и привезти как можно больше научных данных.
Участники соревнования, в том числе команда TheAntipodes, разбили задачу на этапы. Сначала перебрали тысячи вариантов входа в систему, чтобы найти самые многообещающие. Потом, как в шахматах, просчитали на много ходов вперёд цепочки гравитационных манёвров. При таком манёвре парусник, пролетая мимо планеты, использует её притяжение, чтобы разогнаться или повернуть, словно рогатка. Наконец, полученный грубый маршрут отшлифовали до мелочей: одновременно подгоняли время встреч, углы и положение паруса, чтобы выжать максимум научных очков. Для этого применили метод, который позволяет решать такие головоломки без потери точности, даже когда переменных — сотни.
Итоговый маршрут включил 133 пролёта и принёс 337,878 балла — третье место. Лучшие решения разных команд оказались устроены похоже, словно сама система подсказывала оптимальный путь. Этот опыт показывает: даже фантастические на первый взгляд путешествия под солнечным парусом можно планировать с земной математической строгостью.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2607.10150
Solar sails present an attractive but challenging propulsion method for large-scale, long-duration trajectory design problems. In 2025, the 13th Global Trajectory Optimization Competition (GTOC13) presented a trajectory design problem involving an exoplanetary solar sailing spacecraft in the fictional Altaira system, where the goal is to collect scientific return from flybys of planets, comets, and asteroids. High-scoring solutions combine combinatorial gravity assist tour design with continuous solar sail trajectory optimization. This paper presents the solution approach developed by the team `TheAntipodes' during GTOC13. The approach combines several search and optimization stages: (1) trade studies to identify competitive entry opportunities, (2) large-scale beam search over ballistic gravity assist tours to identify beneficial planetary structures, (3) resonant targeting strategies for Vulcan flyby sequences, and (4) multi-leg solar sail trajectory refinement using sequential convex programming (SCP). A key component of the refinement process is the use of a lossless control-convex solar sail formulation, which allows for large portions of the trajectory, including all gravity assist geometry and flyby timing, to be optimized simultaneously to maximize score. The resulting trajectory placed third, with a score of 337.878 from 133 scoring flybys, and exhibited a structure broadly similar to those of the other high-scoring solutions. This demonstrates the scalability of methods such as SCP for very large trajectory design problems.
Давление солнечного света у орбиты Земли составляет примерно 9 микроньютонов на квадратный метр — это как вес комара, равномерно распределённый по листу бумаги формата А4.
Похожий сюжет — в романе Артура Кларка «Солнечный ветер», где яхты на солнечных парусах участвуют в гонках от Земли до Луны.