Исследователи изучили две передовые технологии, позволяющие воспользоваться уникальной возможностью и достичь Седны: загадочного мира на окраине Солнечной системы.
Загадочная Седна
Седна была открыта в 2003 году, ее диаметр составляет 1000 км. Это тело имеет одну из наиболее экстремальных известных нам орбит. В перигелии Седна приближается к Солнцу на 76 а. е. (это в 2,5 раза больше, чем дистанция до Нептуна), а в афелии удаляется на 937 а. е. На один оборот вокруг Солнца ей требуется более 11 тысяч лет.
Однако Седна — это гораздо больше, чем просто еще одна далекая скала. Это объект нового орбитального класса и его экстремальная орбита позволяет предположить, что он может быть первым известным членом внутреннего облака Оорта. Понимание Седны может раскрыть секреты раннего образования Солнечной системы и гравитационных пертурбаций, которые ее сформировали.
В 2075–2076 годах Седна вновь пройдет перигелий своей орбиты, а затем снова начнет свое долгое путешествие обратно в темноту. В статье, размещенной на сервере препринтов arXiv, ученые рассмотрели две перспективные технологии, которые позволили бы воспользоваться этим уникальным окном возможностей и достичь Седны.
Термоядерный двигатель или солнечный парус
Первый подход включает в себя прямой термоядерный двигатель (DFD) — концептуальную силовую установку на основе ядерного синтеза, предназначенную для производства как тяги, так и электроэнергии. Для DFD исследователи предполагают систему мощностью 1,6 МВт с постоянной тягой и удельным импульсом, что представляет собой огромный скачок по сравнению с современными технологиями.
Второй подход включает в себя оригинальную вариацию солнечного паруса. Вместо того чтобы полагаться исключительно на давление солнечного излучения, эта концепция использует тепловую десорбцию. Это процесс, при котором молекулы или атомы, прилипшие к поверхности, высвобождаются при нагревании этой поверхности, и именно этот процесс обеспечивает движение. Полет солнечного парусника будет поддержан гравитационным маневров у Юпитера, который сыграет роль гигантской катапульты.
Анализ показал, что DFD-двигатель позволил бы достичь Седны примерно за 10 лет. Комбинация из солнечного паруса и гравитации Юпитера в свою очередь могли бы завершить путешествие за семь лет.
Эта разница в скорости подчеркивает фундаментальные компромиссы в исследовании дальнего космоса. Превосходство солнечных парусов по времени путешествия обусловлено их способностью непрерывно ускоряться без перевозки тяжелого топлива. Однако в отличие от DFD-двигателя они не позволяют выйти на орбиту вокруг Седны, а лишь обеспечивают ее пролет. В свою очередь, орбитальная миссия способна провести расширенное исследование загадочного планетоида, составить карту его поверхности, проанализировать ее состав и т. д.
Обе предлагаемые технологии имеет ряд серьезных препятствий на пути к реализации. DFD пока в основном остается концептуальной технологией, требующей прорывов в области удержания и контроля термоядерного синтеза, которые ускользают от инженеров уже несколько десятилетий. Моделирование показывает, что эта технология может довести космический аппарат массой около 1000 кг до Плутона за четыре года, но достижение такой производительности в реальности пока остается неопределенным.
Усовершенствованный солнечный парус с термической десорбцией представляет собой более эволюционный подход. Использование этой технологии, основанной на точно рассчитанных гравитационных маневрах и инновационных материалах, сопряжено с определенными трудностями, но в ближайшей перспективе может оказаться более реалистичным.
Однако окно для достижения Седны быстро закрывается. Сможет ли человечество справиться с задачей ее изучения, зависит от нашей готовности инвестировать в революционные технологии двигателей и принять риски, связанные с расширением границ космических путешествий.
По материалам Phys.org
