Инженеры, работающие с новой перспективной миссией Uranus Orbiter and Probe, предложили техническое решение, которое позволит легко вывести аппарат на орбиту вокруг седьмой планеты Солнечной системы. Они планируют использовать аэродинамическое торможение.

Полет к Урану
До сих пор Уран подробно не изучал ни один космический аппарат, который бы находился на его орбите. Этим занимались только перелетные миссии. Но вскоре все это может измениться благодаря реализации программы Uranus Orbiter and Probe (UOP), которую сейчас разрабатывают ученые NASA.
Причина, почему в системе Сатурна аппарат Cassini работал еще 20 лет назад, а по Урану подобная миссия до сих пор остается на бумаге, заключается в определенных последствиях удаленности этой планеты от Солнца. Сейчас полет туда занимает 13 лет, что само по себе уже является испытанием для космического аппарата.
При этом уже сейчас продолжительность этого путешествия можно было бы сократить, просто разогнав зонд до большей скорости. Однако при этом не надо забывать, что в конечной точке еще надо будет его затормозить до орбитальной скорости, и на это тоже надо тратить топливо.
И это топливо также необходимо разгонять на начальном этапе полета. Если попытаться разогнать космический аппарат до большей скорости, масса полезной нагрузки, которую можно доставить на орбиту Урана, быстро снижается.

Аэродинамическое торможение
Выйти из этой ситуации инженеры, разрабатывающие миссию UOP, предлагают, использовав давно известный способ — аэродинамическое торможение. Суть его сводится к тому, что траектория космического аппарата прокладывается таким образом, что он просто влетает в верхние, наиболее разреженные слои атмосферы планеты, и за время, пока он движется в них, сила трения снижает его скорость.
Преимущества этого способа хорошо известны и уже проверены во время реализации миссии марсохода Curiosity. Благодаря этому маневру действительно можно сбросить скорость и выйти на орбиту вокруг планеты вообще практически без расхода топлива. Сэкономленную массу можно использовать хоть для повышения скорости перелета, хоть для увеличения количества приборов на борту.
Однако это не означает, что способ не имеет недостатков. При аэродинамическом торможении кинетическая энергия аппарата переходит в тепловую. Именно поэтому его надо оснащать термостойким щитом из абляционного материала. И даже в этом случае риск потерять аппарат из-за термомеханических нагрузок остается.
Возможности и проблемы
Однако даже на этом не исчерпываются все проблемы с UOP. Ведь одного только теплового щита, чтобы она пережила аэродинамическое торможение, недостаточно. Надо также и остальную часть аппарата спроектировать таким образом, чтобы он пережил временное вхождение в атмосферу Урана.
С другой стороны, применение аэродинамического торможения может подарить миссии UOP новые возможности. Ведь некоторые научные приборы смогут работать во время этого маневра и получить действительно уникальные данные.
Кроме того, главное препятствие на пути реализации UOP очень и очень земное. Финансирование научных проектов NASA сокращается. Миссия к Урану является одной из самых приоритетных, но даже она может стать жертвой нехватки денег.
По материалам phys.org