Космическая система Starship разрабатывалась как средство доставки людей на Луну и Марс. Однако ученые уверены, что ей вполне по силам запускать зонды в другие планеты. Вполне возможно, что она сократит время путешествия до далекого Урана вдвое.
Интерес к Урану со стороны ученых
Ледовые гиганты остаются одними из самых интересных мест для исследования в Солнечной системе. Большой интерес в последнее время вызывает Уран, особенно после того, как в Декадном обзоре Национальной академии наук 2022 года он был назван самым приоритетным объектом исследования. Но на данный момент у нас все еще нет полностью разработанной и спланированной миссии, готовой к запуску в 2030-х годах.
Однако это может быть даже преимуществом, поскольку новая появляющаяся в сети система может кардинально изменить общий дизайн миссии. Starship недавно продолжил серию успешных испытаний, а в новой статье, представленной на конференции IEEE Aerospace Conference исследователями по MIT, рассматривается, как эта новая, гораздо более мощная система запуска может повлиять на разработку орбитального аппарата и зонда Uranus Orbiter and Probe (UOP), предложенного в Декадном обзоре.
Уран является одной из наименее исследованных планет — последний посетивший его зонд был Voyager-2 во время пролета 40 лет назад. Ни он, ни его ледяной гигант-кузен Нептун никогда не посещали орбитальные аппараты, а также не имели постоянной миссии в своей системе, что делает их единственными двумя планетами, которые до сих пор не были подробно исследованы вблизи.
Это не из-за отсутствия интереса. Уран имеет много удивительных особенностей, которые могло бы помочь объяснить более подробное изучение. Он лежит на боку, имеет довольно нестабильное магнитное поле и имеет множество спутников, которые могут скрывать океаны под своей ледяной поверхностью. Более того, планеты, подобные Урану, являются одними из самых распространенных экзопланет, которые мы до сих пор обнаружили в Солнечной системе, поэтому детальное изучение этой системы поможет нам лучше понять другие миры.
Как добраться до Урана?
Проблема в том, что Уран находится далеко. Он в 19 раз дальше Солнца, чем Земля, и «Вояджеру» понадобилось более девяти с половиной лет, чтобы добраться до этой системы, причем этот зонд даже не пытался замедлиться, чтобы остаться в ней.
Предыдущие расчеты, выполненные в ходе десятилетнего исследования, предполагали использование ракеты-носителя Falcon Heavy и нескольких гравитационных маневров с использованием других планет, но в итоге на достижение Урана понадобилось бы более 13 лет. Именно столько времени нужно для поддержки миссии как в оперативном, так и финансовом плане, а также столько времени может потребоваться для того, чтобы ключевой персонал перешел на другую работу или, если судить по недавней истории NASA, был отправлен в отпуск. Поэтому, бесспорно, лучше доставить UOP в конечный пункт назначения быстрее.
Несмотря на серию неудачных испытаний в начале года, революционная ракетная система SpaceX наконец продемонстрировала успех во время тестирования на этой неделе. Если положительная динамика сохранится, к концу десятилетия система может стать готовой к регулярному использованию, открывая путь к ее применению в качестве носителя UOP.
Преимущества Starship как ракеты-носителя
Помимо увеличенной грузоподъемности еще два аспекта возможностей Starship делают ее интересной для миссии UOP. Первый – это возможность дозаправки на орбите.
SpaceX позаботилась о том, чтобы система могла хранить и убирать топливо на орбите, что позволяет ей достигать пунктов назначения гораздо быстрее, чем другие системы, топливо для которых приходится поднимать исключительно с Земли. Хотя эта возможность еще не была продемонстрирована, дальнейшие испытания Starship, несомненно, начнут это делать, открывая совершенно новые возможности скорости для зондов до самых отдаленных уголков Солнечной системы.
Другая возможность заключается в использовании самого Starship в качестве аэродинамического щита. В статье исследователи рассмотрели идею использования Starship, уже спроектированного для противостояния теплу при входе в атмосферу Земли и Марса, как щит против тепла, вызванного аэродинамическим торможением в атмосфере Урана. Они обнаружили, что с небольшими модификациями основополагающий принцип может работать. Вместо того чтобы отделиться от зонда после оказания ему ускорения, в этом случае Starship будет сопровождать UOP к системе Урана, используя свою теплозащитную систему как воздушный тормоз, чтобы замедлить зонд с его межпланетной скорости и остаться в системе.
Согласно расчетам, приведенным в статье, сочетание дозаправки в космосе и использование Starship как аэротормоза может сократить время досягаемости системы Урана вдвое, до шести с половиной лет.
Перспективы полета на Уран
Учитывая все это, UOP все еще далека от реальности, а Starship еще не готова к аэродинамическому торможению зонда в атмосфере ледяного гиганта.
Несмотря на то, что UOP определен как высший приоритет в десятилетнем исследовании, пока неизвестно, получит ли проект финансирование. Учитывая текущую нестабильность и ситуацию в NASA, эта неопределенность, вероятно, сохранится еще некоторое время.
Если мы пропустим окно для запуска в 2030-х, следующим благоприятным окном для запуска будет середина 2040-х, что означает, что между миссиями к этому самому интересному из миров пройдет почти 70 лет. Всем энтузиастам планетарной науки и космических исследований остается надеяться, что организации, способные поддержать такую миссию, объединят усилия и обеспечат ее повторное осуществление — независимо от того, будет ли для этого использован Starship.
По материалам phys.org
