Фахівці Науково-дослідної лабораторії електроніки університету Гельсінкі розробили конструкцію і технологію розгортання космічного електричного вітрила (ESAIL), радіусом 1 кілометр, який, взаємодіючи з зарядженими частинками сонячного вітру, забезпечив би постійне прискорення космічного апарату, який вирушає у тривалу і далеку подорож в глибини космосу.

Зазначу, що електричний парус ESAIL не має нічого спільного і працює на зовсім інших принципах, ніж традиційний сонячне вітрило, що виробляє тягу за рахунок енергії падаючих на нього фотонів світла. Порівняно з іншими методами, такими як використання іонних двигунів, електричний вітрило може виробляти велику тягу по відношенню до власної маси і споживаної енергії. І так як космічний апарат з вітрилом ESAIL практично не споживає паливо, він може пересуватися в космосі необмежений час.

Конструкція електричного сонячного вітрила ESAIL була розроблена доктором Пекка Дженхуненом (Dr. Pekka Janhunen) з фінського Космічного центру Kumpula в 2006 році. Парус складається з довгих і тонких, 25-50 мікрон, алюмінієвих провідників, які формують «промені» вітрила. У максимальній конфігурації парус ESAIL може складатися з 100 променів, а довжина кожного з них буде дорівнює 20 кілометрів. Під час попередніх спроб створення такого вітрила виявилося, що сучасні технології не дозволяють надійно зварити між собою настільки довгі і тонкі дроти, але нова технологія, розроблена фінськими вченими, дозволяє без великих проблем зварювати тонкі алюмінієві дроти з допомогою ультразвуку. А це, в свою чергу, вже дозволяє замислюватися про розгортання повномасштабних випробувань подібних вітрил.

Електричне поле достатньої напруженості буде простягатися від променів вітрила в простір на відстань 100 метрів. Заряджені частинки плазми сонячного вітру, що летять з величезною швидкістю, будуть стикатися з електричним полем вітрила, відштовхуючись від нього, як два магніти, розгорнуті один до одного однаковими полюсами. Це взаємодія створить імпульс сили, який буде розганяти космічний корабель. На космічному кораблі буде встановлено джерело електричної енергії з високим вихідним напругою та електронна гармата, з допомогою якої на променях вітрила буде створюватися та підтримуватися позитивний електричний потенціал. Розгорнуті промені вітрила будуть утримуватися розправленими в космосі за рахунок відцентрових сил, що створюються обертанням всієї конструкції навколо своєї осі.

Згідно з даними фінських дослідників, космічний корабель, вагою в 1 тонну і з вітрилом з 100 променів довжиною 20 кілометрів, за рахунок сонячного вітру отримає прискорення в 1 міліметр на секунду в квадраті. Таке прискорення протягом року розжене космічний корабель до швидкості в 30 км/с, яка буде рости і далі.

Єдиний металевий провідник не може виступати в якості променя вітрила ESAIL з-за того, що будь-який «подарунок з космосу» у вигляді микрометеорита може вкоротити його. Тому найкращим варіантом є кілька паралельних микропроводников, що знаходяться на відстані одного сантиметра один від одного і зварених між собою перпендикулярними перемичками. Такий підхід дозволить зберегти в цілісності конструкцію променя вітрила при попаданні мікрометеоритів, які зможуть зашкодити один або два провідника зі зв'язки.

Тонкий дріт для виготовлення променів вітрила ESAIL виробляється і зварюється на місці по розправлення вітрила за допомогою комп'ютеризованого високоточного механічного пристосування. Це пристрій, поєднане з модифікованим промисловим пристроєм ультразвукової високоточної зварювання, і є тією технологією, розробленої дослідниками лабораторії університету Гельсінкі, яка дозволить розгорнути сонячні електричні вітрила ESAIL в космосі в самому найближчому майбутньому.

Сила тяги, яку зможе забезпечити парус ESAIL, була розрахована тільки в теорії, її значення ще поки ніхто не перевіряв на практиці. Першим практичним втіленням ідеї вітрила ESAIL буде естонська мікросупутник ESTCube-1, який буде запущений в космос у березні 2013 року. Супутник ESTCube-1 розкине в космосі промені вітрила ESAIL довжиною 1.5 метра, що дозволить провести перші реальні вимірювання сил, що діють на парус і космічний апарат. Наступним етапом реалізації програми ESAIL стане наносупутник Aalto-1 університету Аальто (Aalto University), який буде запущений в 2014 році і який розгорне вітрило з радіусом вже в 100 метрів.

Європейський Союз є організацією, що забезпечує більшу частину фінансової підтримки проекту ESAIL. Внесок Європейського Союзу у цей проект становить 1.7 мільйона євро.