Все межпланетные миссии можно разделить на три основные группы: пролетные, орбитальные и посадочные аппараты. К первой категории относится зонд New Horizons. Он был запущен в 2006 г., совершил пролет Плутона в 2015 г., а сейчас движется по направлению к объекту пояса Койпера 2014 MU69, также известному под рабочим названием «Ультима Туле». Пролетные миссии хороши тем, что их реализация требует меньших затрат, и при этом они позволяют быстрее добраться до желаемой цели.
В то же время движущиеся по пролетной траектории автоматические аппараты могут лишь «бросить быстрый взгляд» на небесное тело. Для полноценного исследования необходимо, чтобы автоматический разведчик вышел на орбиту вокруг него. Такие миссии намного сложнее и дороже пролетных. Чтобы добраться до цели, орбитальному аппарату зачастую приходится совершать множество гравитационных маневров, значительно увеличивающих длительность перелета. Кроме того, после выхода на орбиту такой зонд уже невозможно направить к новому объекту, потому что это потребует слишком больших затрат топлива (строго говоря, до сих пор такое удалось сделать лишь однажды — когда зонд Dawn был сведен с орбиты вокруг астероида Весты и «перелетел» к карликовой планете Церере).
Поэтому ученым приходится использовать все, даже самые экзотические, возможности, позволяющие добиться максимальной отдачи при ограниченных технических ресурсах. Команда специалистов из Юго-западного научно-исследовательского института во главе с Аланом Стерном (руководителем уже упомянутой миссии New Horizons) рассказала о концепции нового аппарата, способного изучить не только Плутон, но и другие крупные объекты пояса Койпера. Презентация проекта состоялась на 50-й ежегодной встрече Отдела планетных наук Американского астрономического общества.
Ключом к успеху такой миссии является гравитация Харона — крупнейшего плутонианского спутника. Расчеты показали, что благодаря серии гравитационных маневров вблизи него направленный к Плутону аппарат сможет во всех подробностях изучить его систему. Научная программа такой миссии будет включать в себя минимум пять пролетов каждой из четырех небольших лун карликовой планеты, исследования ее полярных и экваториальных областей, а также самого Харона. Траекторию зонда можно построить таким образом, что он пройдет через верхние слои плутонианской атмосферы и возьмет ее пробы.
Но это еще не самое интересное. Использование гравитации Харона и ионных двигателей (аналогичных установленным на аппарате Dawn) позволит в дальнейшем направить такой автоматический разведчик к другим крупным объектам пояса Койпера с выходом на орбиту вокруг них. Подобный маневр не потребует значительных затрат топлива, то есть он вполне осуществим с использованием современных технологий.
В ближайшие месяцы команда планирует опубликовать более подробную информацию о требованиях к конструкции и системам космического аппарата, который может быть отправлен в путешествие к дальним рубежам Солнечной системы.
Также ученые провели отдельное исследование, изучив возможные траектории полета к 45 крупнейшим известным транснептуновым объектам, включая Эриду, Седну, Макемаке и Кваоар. Все они предполагают использование гравитационных маневров у газовых гигантов для сокращения времени перелета. Миссии могут быть запущены в промежутке между 2025 и 2040 гг.
По материалам: https://www.swri.org
