Starship рассматривают для миссии к Урану

Новости МирТесен

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.

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.

Выяснилось, 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 (Уран «лежит на боку») это формирует сложную картину. Кроме того, у Урана тогда не обнаружили внутреннего тепла, что тоже необычно. Наконец, в недрах некоторых его лун подозревают существование подледных океанов.

Чтобы разрешить многочисленные вопросы, возникшие за многие годы изучения Урана и его системы, была создана концепция миссии 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 аппаратов намечен 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 вероятность того, что эти сроки не будут соблюдены, поскольку аппараты пока находятся в стадии разработки. К началу следующего десятилетия они, скорее всего, не будут готовы к запуску, что приведет к упущенной возможности использования гравитации Юпитера, так как при более позднем старте он окажется вне траектории полета.

Затягивание миссии весьма ощутимо. Достижение Урана зондами произойдет не ранее 2050-х годов, хотя исследователи надеялись на более ранний срок: к середине века, а именно в период с 2049 по 2050 год, в северном полушарии планеты начнется весеннее равноденствие, и ученые были бы рады 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, использование этого метода позволяет избежать гравитационного маневра у Юпитера: после семи-девяти циклов дозаправки Starship сможет самостоятельно достичь Урана не более чем за 10 лет. На этапе прибытия рассматриваются три возможных сценария. Согласно одному из них, зонд после отделения самостоятельно займет требуемую орбиту вокруг планеты, в то время как в рамках двух других сценариев это будет осуществляться с помощью Starship.

Следовательно, для снижения скорости в атмосфере потребуется торможение. Для этого можно использовать двигатели, однако это приведет к значительному расходу топлива. Существует альтернативный, более смелый подход — замедление корпуса корабля за счет трения об атмосферу. Такая технология называется аэрозахват. Она сопряжена с определенными рисками, но и обладает значительными преимуществами: с ее помощью можно доставить к Урану до шести тонн полезного груза всего за семь лет.