Інженери, які працюють із новою перспективною місією Uranus Orbiter and Probe, запропонували технічне рішення, яке дозволить легко вивести апарат на орбіту навколо сьомої планети Сонячної системи. Вони планують використати аеродинамічне гальмування.
Політ до Урана
Досі Уран докладно не вивчав жоден космічний апарат, який би перебував на його орбіті. Цим займалися лише перелітні місії. Але незабаром все це може змінитися завдяки реалізації програми Uranus Orbiter and Probe (UOP), яку зараз розробляють вчені NASA.
Причина, чому в системі Сатурна апарат Cassini працював ще 20 років тому, а щодо Урана подібна місія і досі лишається на папері, полягає у певних наслідках віддаленості цієї планети від Сонця. Зараз політ туди займає 13 років, що саме по собі вже є випробуванням для космічного апарата.
При цьому вже зараз тривалість цієї подорожі можна було б скоротити, просто розігнавши зонд до більшої швидкості. Однак при цьому не треба забувати, що в кінцевій точці ще треба буде його загальмувати до орбітальної швидкості, й на це теж треба витрачати паливо.
І це паливо також необхідно розганяти на початковому етапі польоту. Якщо спробувати розігнати космічний апарат до більшої швидкості, маса корисного навантаження, яке можна доправити на орбіту Урана, швидко знижується.
Аеродинамічне гальмування
Вийти з цієї ситуації інженери, що розробляють місію UOP, пропонують, використавши давно відомий спосіб — аеродинамічне гальмування. Суть його зводиться до того, що траєкторія космічного апарата прокладається таким чином, що він просто влітає у верхні, найбільш розріджені шари атмосфери планети, й за час, поки він рухається в них, сила тертя знижує його швидкість.
Переваги цього способу добре відомі й уже перевірені під час реалізації місії марсохода Curiosity. Завдяки цьому маневру дійсно можна скинути швидкість і вийти на орбіту навколо планети взагалі практично без витрати палива. Зекономлену масу можна використати чи для підвищення швидкості перельоту, чи для збільшення кількості приладів на борту.
Однак це не означає, що спосіб не має недоліків. При аеродинамічному гальмуванні кінетична енергія апарата переходить у теплову. Саме тому його треба оснащувати термостійким щитом з абляційного матеріалу. І навіть у цьому випадку ризик втратити апарат через термомеханічні навантаження залишається.
Можливості та проблеми
Проте навіть на цьому не вичерпуються всі проблеми з UOP. Адже одного тільки теплового щита, щоб вона пережила аеродинамічне гальмування, недостатньо. Треба також і решту апарата спроєктувати таким чином, щоб він пережив тимчасове входження в атмосферу Урана.
З іншого боку, застосування аеродинамічного гальмування може подарувати місії UOP нові можливості. Адже деякі наукові прилади зможуть працювати під час цього маневру й отримати справді унікальні дані.
Крім того, головна перешкода на шляху реалізації UOP дуже і дуже земна. Фінансування наукових проєктів NASA скорочується. Місія до Урана є однією з найпріоритетніших, але навіть вона може стати жертвою нестачі грошей.
За матеріалами phys.org
