Scienty

Запуск новой миссии к Урану, согласно текущим планам, намечен на начало 2030-х годов, однако к этому времени, скорее всего, не удастся завершить строительство и подготовку зонда. Это может оказаться даже благоприятным обстоятельством: исследователи рассматривают возможность использования для полета к ледяному гиганту новейшей космической системы Starship, находящейся в стадии испытаний. Она способна достичь Урана на несколько лет быстрее, чем это предусмотрено традиционным подходом.

Фото: img.freepik.com

24 января 1986 года космический аппарат «Вояджер-2» приблизился к Урану на расстояние 81,5 тысячи километров, что является единственным в истории случаем детального изучения этой планеты. В ходе этого пролета было выявлено множество ранее не известных спутников и колец, а также обнаружены явления, которые до сих пор вызывают затруднения в объяснении.

В ходе исследований было установлено, что магнитное поле Урана не только смещено от центра планеты, но и значительно наклонено по отношению к оси её вращения. В совокупности с известным впечатляющим углом наклона самой оси Урана (планета, по сути, вращается «на боку»), это формирует сложную структуру. Кроме того, у Урана тогда не обнаружили внутреннего тепла, что тоже необычно. Наконец, в недрах некоторых его лун подозревают существование подледных океанов.

Чтобы разрешить все вопросы, возникшие за многие годы изучения Урана и его системы, была создана концепция экспедиции Uranus Orbiter and Probe. Проект предусматривает одновременную отправку к планете пары космических аппаратов: один из них займет позицию искусственного спутника, а второй войдет в атмосферу Урана для сбора ценных данных.

Согласно текущему плану, запуск запланирован на 2031-2032 годы с использованием ракеты Falcon Heavy. Для увеличения скорости предполагается использование гравитационного маневра у Юпитера, что позволит достичь Урана в 2044-2045 годах. Однако, существует высокая вероятность того, что эти сроки не будут соблюдены, поскольку аппараты пока находятся в стадии разработки. Вероятно, к началу следующего десятилетия они не будут готовы к запуску, что приведет к упущению возможности использования гравитации Юпитера, так как при более позднем старте он уже не будет находиться на траектории полета.

Это существенно удлиняет сроки выполнения всей миссии. До достижения Урана зонды произойдет не ранее 2050-х годов, хотя исследователи надеялись завершить ее до этого времени: к 2049–2050 годам в северном полушарии планеты наступит весеннее равноденствие, и было бы полезно наблюдать смену времен года вблизи.

Сокращения финансирования NASA еще больше усугубили сложившуюся ситуацию. Однако в последние годы у специалистов, изучающих ледяные гиганты, возникла новая надежда, связанная с космической системой Starship, разработанной компанией SpaceX Илона Маска испытывает сейчас для пилотируемых полетов на Марс. Как ее можно задействовать для отправки зондов к Урану, специалисты Массачусетского технологического института рассказали в недавней статье, представленной на конференции IEEE Aerospace в США.

Ученые отмечают, что важной характеристикой Starship, которая может быть полезна для миссии к Урану, является возможность дозаправки в условиях космоса: изначально пустой корабль выводится на орбиту, после чего к нему направляются другие аппараты, содержащие топливо. Они последовательно стыкуются с основным и передают ему запасы, после чего Starship может отправиться в путешествие по Солнечной системе.

Согласно проведенным расчетам, для достижения цели вполне можно избежать гравитационного маневра у Юпитера: после семи-девяти циклов дозаправки Starship сможет самостоятельно добраться до Урана не более чем за 10 лет. На этапе прибытия изучаются три возможных сценария. Согласно одному из них, после отделения зонд самостоятельно перейдет на требуемую орбиту вокруг планеты, в то время как два других предполагают, что это осуществит Starship.

Таким образом, для снижения скорости в атмосфере потребуется торможение. Это можно осуществить с помощью двигателей, однако такой способ потребует значительного расхода топлива. В качестве альтернативы существует иная, более смелая методика – замедление корпуса корабля за счет трения об атмосферу. Данная схема, известная как аэрозахват, сопряжена с рисками, но позволяет за семь лет доставлять к Урану до шести тонн полезного груза.