Итальянские и американские учёные предложили два метода, позволяющие гипотетическому зонду быстро достичь Седы — транснептунового тела, находящегося за орбитой Плутона. Благодаря передовым технологиям аппарат сможет добраться до цели за семь или десять лет.
На периферии солнечного круга, за пределами орбиты Плутона, расположено… Седна — одним из самых таинственных объектов, известных учёным.
Это первый представитель нового класса небесных тел — седноидов — транснептуновый объект С отдаленно расположенной орбитой (некоторые эксперты) считают Седущий у карликовой планеты) такие объекты никогда не приближаются к Солнцу ближе, чем на 50 астрономических единиц.
Орбита Седны — самая вытянутая из всех известных крупных тел Солнечной системы. Объект движется по очень удлиненной траектории от 76 до 937 астрономических единиц, что означает практическое отсутствие гравитационного влияния больших планет. Ее движение даёт ключ к пониманию самых далеких уголков Солнечной системы.
Астрономы полагают, что Седна, из-за необычной траектории движения, может стать первым открытым объектом внутреннего пространства. облака Оорта — огромной шаровой оболочки из ледяных масс, образовавшейся 4,5–4,6 миллиарда лет назад.
Изучение Седны поможет ученым узнать о раннем формировании Солнечной системы и её появлении. Одна из гипотез предполагает образование Седны за счёт гравитационных возмущений. В прошлом близкое сближение молодого Солнца со звездами могло «вытолкнуть» частицу планетезималей на дальние орбиты, где сформировалось внутреннее облако Оорта и седноиды.
Для одного оборота вокруг Солнца Седне нужно более 11 000 лет. В настоящее время она приближается к светилу и достигнет наиближайшей точки — перигелия — в 2075—2076 годах. На этом этапе расстояние между ней и Солнцем сократится до минимума, составив 76,19 астрономических единиц. Это примерно в три раза дальше, чем расстояние до Нептуна. После этого Седна снова удалится.
Седна привлекает интерес многих учёных, желающих её изучить. Проблема заключается в том, как до неё добраться за разумное время с помощью современных технологий.
Международная команда инженеров под руководством Елены Анконы из Политехнического университета Бари предложила два способа для достижения Седны за семь и десять лет соответственно. В обоих вариантах исследователи рассматривают передовые технологии, способные кардинально изменить подход к межпланетным полетам.
Первый вариант — двигатель прямого термоядерного синтеза (Direct Fusion Drive). Это концептуальная разработка, пока не реализованная в действительности. Принцип работы основан на том, что термоядерная реакция создает тягу и одновременно вырабатывает электричество. Термоядерная реакция выделяет огромное количество энергии, которое можно преобразовать в электрический ток.
Учёные считают, что система выделит 1,6 мегаватта мощности и будет работать в режиме непрерывного тягового импульса. Большая часть пути к Седне пройдёт при постоянной тяге. Достаточно энергии должно хватить не только для полёта, но и для маневра — выхода на орбиту вокруг Седны.
Второй вариант — солнечный парус, работающий по принципу термической десорбции. В отличие от обычных солнечных парусов, движение здесь обеспечивают молекулы, испаряющиеся с поверхности под воздействием тепла. Это создает тягу. Для дополнительного ускорения зонд совершит гравитационный маневр около Юпитера, используя его мощную гравитацию как «рогатку». Главное преимущество такого паруса — высокая скорость и отсутствие топлива.
Результаты сравнения оказались неожиданными. С двигателем прямого термоядерного синтеза аппарат массой в тонну долетит до Седны за примерно 10 лет, из которых 1,6 года будет разгон. Солнечный парус выполнит задачу быстрее — за семь лет. Это достигается непрерывным ускорением и незначительным запасом топлива.
Однако возможности паруса недостаточно для торможения и ввода в орбиту вокруг Седны. Миссия будет ограничена пролётом мимо неё. Корабль с двигателем прямого термоядерного синтеза сможет ввестись на орбиту и детально изучить космическое тело.
Выбор между двумя вариантами – это выбор между скоростью и полнотой исследования. Пролет даст минимум информации. Полная орбитальная миссия позволит составить карту поверхности, проанализировать ее состав и может открыть спутники.
Два подхода всё ещё являются концепциями с различным потенциалом. Двигатель прямого термоядерного синтеза нуждается в прорыве в области удержания и управления реакцией. Несмотря на привлекательные расчеты, нет уверенности в том, что такую систему можно построить.
Парус, работающий по принципу термической десорбции, кажется более реалистичным. Технология базируется на существующих солнечных парусах, но требует точного расчёта траекторий и создания новых материалов, способных выдерживать высокую температуру и эффективно выделять вещества для тяги.
Инженеры намерены детально проработать концепцию миссии, оценить риски и необходимые ресурсы в ближайшие годы. Запуск космического аппарата возможен только в узком «окне», когда Седна окажется максимально близко к Солнцу. При положительном решении проект может стать ключевым этапом в исследовании дальних рубежей нашей Солнечной системы.
Более подробное описание технологий доступно в статье. опубликованной На портале электронной библиотеки научных публикаций Корнеллского университета.
