Дослідники вивчили дві передові технології, що дозволяють скористатися унікальною можливістю і досягти Седни: загадкового світу на околиці Сонячної системи.
Загадочная Седна
Седна була відкрита 2003 року, її діаметр становить 1000 км. Це тіло має одну з найекстремальніших відомих нам орбіт. У перигелії Седна наближається до Сонця на 76 а. о. (це у 2,5 раза більше, ніж дистанція до Нептуна), а в афелії віддаляється на 937 а. о. На один оберт навколо Сонця їй потрібно понад 11 тисяч років.
Однак Седна — це набагато більше, ніж просто ще одна далека скеля. Це об’єкт нового орбітального класу і його екстремальна орбіта дозволяє припустити, що він може бути першим відомим членом внутрішньої хмари Оорта. Розуміння Седни може розкрити секрети раннього утворення Сонячної системи та гравітаційних пертурбацій, які її сформували.
У 2075–2076 роках Седна знову пройде перигелій своєї орбіти, а потім почне свою довгу подорож назад у темряву. У статті, розміщеній на сервері препринтів arXiv, вчені розглянули дві перспективні технології, які дозволили б скористатися цим унікальним вікном можливостей і досягти Седни.
Магазин від Universe Space Tech
Комплект журналів Сонце, Місяць та Марс
До товаруТермоядерний двигун або сонячне вітрило
Перший підхід передбачає прямий термоядерний двигун (DFD) — концептуальну силову установку на основі ядерного синтезу, призначену для виробництва як тяги, так і електроенергії. Для DFD дослідники припускають систему потужністю 1,6 МВт з постійною тягою і питомим імпульсом, що є величезним стрибком порівняно з сучасними технологіями.
Другий підхід містить оригінальну варіацію сонячного вітрила. Замість того щоб покладатися виключно на тиск сонячного випромінювання, ця концепція використовує теплову десорбцію. Це процес, за якого молекули або атоми, що прилипли до поверхні, вивільняються під час нагрівання цієї поверхні, і саме цей процес забезпечує рух. Політ сонячного вітрильника буде підтриманий гравітаційним маневром у Юпітера, який відіграє роль гігантської катапульти.
Аналіз показав, що DFD-двигун дозволив би досягти Седни приблизно за 10 років. Комбінація з сонячного вітрила та гравітації Юпітера своєю чергою могли б завершити подорож за сім років.
Ця різниця у швидкості підкреслює фундаментальні компроміси в дослідженні далекого космосу. Перевага сонячних вітрил за часом подорожі зумовлена їхньою здатністю безперервно прискорюватися без перевезення важкого палива. Однак на відміну від DFD-двигуна вони не дозволяють вийти на орбіту навколо Седни, а лише забезпечують її проліт. Зі свого боку, орбітальна місія здатна провести розширене дослідження загадкового планетоїда, скласти карту його поверхні, проаналізувати її склад тощо.
Обидві пропоновані технології мають низку серйозних перешкод на шляху до реалізації. DFD поки що здебільшого залишається концептуальною технологією, що вимагає проривів у сфері утримання і контролю термоядерного синтезу, які вислизають від інженерів уже кілька десятиліть. Моделювання показує, що ця технологія може довести космічний апарат масою близько 1000 кг до Плутона за чотири роки, але досягнення такої продуктивності в реальності поки залишається невизначеним.
Вдосконалене сонячне вітрило з термічною десорбцією являє собою більш еволюційний підхід. Використання цієї технології, заснованої на точно розрахованих гравітаційних маневрах та інноваційних матеріалах, пов’язане з певними труднощами, але в найближчій перспективі може виявитися реалістичнішим.
Однак вікно для досягнення Седни швидко закривається. Чи зможе людство впоратися із завданням її вивчення, залежить від нашої готовності інвестувати в революційні технології двигунів і прийняти ризики, пов’язані з розширенням меж космічних подорожей.
За матеріалами Phys.org
