http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=326ec8f0-38b8-4b1e-bc4d-011616ceeb96&print=1© 2024 Российская академия наук
Специалисты Института космических исследований РАН считают, что лучшего времени можно и не дождаться
Группа исследователей из Института космических исследований РАН смоделировала сценарий космической миссии по изучению планеты Седны, которую можно было бы отправить в космос в 2029–2037 годах.
Вот так неожиданно, невзирая на все проблемы с отсутствием финансирования и прочих препон нашей неповоротливой экономики. Ученых можно понять: у них свое видение неотложных дел и иные временные рамки. Не полетим к Седне, которая вращается за Нептуном, в 2029-м, потом придется ждать удобного случая 10 тысяч (!) лет. А что это вообще за Седна такая?
Справка «МК». Седна — карликовая планета Солнечной системы, которая находится в так называемой области между поясом Койпера (области, расположенной между 30 до 55 астрономических единиц (а.е.) от Солнца) и внутренней границей облака Оорта (гипотетической сферической области Солнечной системы, которая предположительно находится от Солнца на расстоянии от 1–2 тысяч до 50–100 тысяч а.е.).
Диаметр Седны оценивается приблизительно в 1000 км (это примерно в два раза меньше, чем у Плутона). Особенность Седны — исключительно вытянутая орбита, полный оборот по которой занимает более 10 тысяч лет. В афелии, самой дальней от Солнца точке своей орбиты, Седна уходит от него на расстояние около 1000 а.е., а в перигелии приближается на 76 а.е.
Статья в журнале Advances in Space Research вышла за авторством исследователей отдела космической динамики и математической обработки информации Владислава Зубко и Александра Суханова.
— Почему именно Седна так заинтересовала вас? — задаю я вопрос Владиславу Зубко.
— За последние годы были открыты сотни объектов за орбитой Нептуна (транснептуновых объектов, или ТНО), к числу которых принадлежит и Седна. Однако Седна выделяется среди них. Уникальность ее в том, что это один из немногих известных нам объектов, которые обращаются вокруг Солнца, но при этом практически всегда находятся от нашего светила на огромном расстоянии, в самых таинственных, неизведанных областях Солнечной системы. Сравним: Плутон, считавшийся до 2006 года самой удаленной от Солнца планетой, а теперь «разжалованный» в карликовые планеты, находится от Солнца в пределах от 29,7 до 49,3 а.е. (это от 4,4 до 7,4 млрд км), в то время как Седна движется на удалении от Солнца в несколько сотен астрономических единиц (т.е. сотни миллиардов километров!), и лишь один раз в 10 тысяч лет приближается к нему «всего» на 76 а.е. (примерно 11,4 млрд км). Логично предположить, что такое небесное тело может сильно отличаться от тех объектов в космосе, которые мы привыкли наблюдать. В составе Седны или на ее поверхности могут присутствовать в неизменном виде вещества, в том числе органические, существовавшие вблизи Солнца лишь на ранних стадиях формирования его планетной системы, а ныне сохранившиеся лишь на самых дальних ее окраинах, где влияние Солнца очень слабо. Это значит, что изучение Седны может дать нам по-настоящему уникальную информацию о том веществе, из которого строилась наша Солнечная система миллиарды лет назад. И если упустить представившуюся сейчас уникальную возможность изучить этот объект с близкого расстояния, следующего подобного шанса придется ждать более 10 тысяч лет.
Сейчас Седна приближается к перигелию. Ближайшую к Солнцу точку орбиты она должна пройти в 2075 году.
Конечно, даже несмотря на перигелий, расстояние до Седны будет огромным. Но, похоже, именно у нынешнего человечества есть редкая возможность отправить к этому телу космический аппарат и дождаться результата. Ведь полет до Седны должен, по оценкам специалистов, занять не более 50 лет (а по одному из самых оптимистичных вариантов — менее 18 лет), считают авторы статьи.
Баллистики предлагают в качестве отправной точки запуск миссии в период с 2029-го по 2037 годы. В межпланетных полетах, чтобы решить проблему набора нужной скорости, часто используются так называемые гравитационные маневры. Проходя вблизи больших планет, космический аппарат как бы «заимствует» часть их орбитальной энергии и меняет свою скорость и направление полета так, как нужно создателям. В результате такого гравитационного маневра можно набрать требуемую скорость, расходуя очень мало топлива. Но подобные схемы накладывают сильные ограничения на дату старта — планеты должны находиться в правильной конфигурации.
Ученые рассмотрели несколько схем гравитационных маневров с использованием Венеры, Земли, Юпитера, Сатурна и Нептуна. Для каждого сценария оценивалась прибавка к скорости, которую может получить аппарат при пролетах, и время, за которое он достигнет конечной цели — Седны.
Оказалось, что наиболее благоприятен для старта 2029 год. При разумных ограничениях на общие затраты топлива и облетах Венеры, Земли и Юпитера время полета до Седны может составить менее 18 лет. При старте миссии в 2031 и 2034 годах наименьшее время полета к Седне составит, соответственно, 26 и 23 года. Старт в 2034 году предоставляет еще одну возможность: в дополнение к облетам Венеры, Земли и Юпитера может быть использован облет Нептуна на близком расстоянии.
Вот один из сценариев миссии, предложенный сотрудниками ИКИ РАН. Старт аппарата — 29 октября 2029 года, прибытие к Седне — 25 октября 2059 года. Предусмотрены гравитационные маневры у Венеры, Земли, Юпитера, а также одно включение двигателей для изменения орбиты во время движения.
Но возможный сценарий миссии определяется не только скоростью и затратами топлива, приходится учитывать и многие другие факторы. Например, при пролете вблизи Юпитера его мощные радиационные пояса могут повредить бортовую электронику, поэтому необходимо либо снабдить аппарат дополнительной радиационной защитой, либо обеспечить пролет Юпитера на достаточно большом расстоянии.
Сценарий миссии не предусматривает выхода на орбиту вокруг Седны — это потребовало бы недопустимо больших затрат топлива. Аппарат пролетит вблизи карликовой планеты подобно зонду «Новые горизонты», пролетевшему мимо Плутона в 2015 году и исследовавшему эту планету с пролетной траектории. Кстати, похожим же образом, с пролетной траектории, была исследована и комета Галлея в 1986 году. В той миссии использовались советские аппараты «Вега» (Венера — комета Галлея).
Направляясь к Седне, аппарат также может сблизиться с некоторыми астероидами из Главного пояса и попутно исследовать их. В числе кандидатов для сближения оказались такие крупные астероиды, как Массалия (145,5 км в диаметре) и Психея (253,2 км), их пролет возможен при запуске, соответственно, в 2029 и 2034 годах.
— Есть ли у России теоретически возможность создания своего аппарата для полета к Седне? Сколько это все может стоить?
— Теоретически — да, у России такая возможность есть, — подтверждает Александр Суханов. — Есть, как мы отмечали, опыт межпланетных полетов: были успешно осуществлены полеты к Луне и Венере, был чрезвычайно успешный упомянутый выше проект «Вега». Но с другой стороны, было и много неудач, некоторые запуски откладывались на годы. Также следует иметь в виду, что такая дальняя и длительная миссия, как полет к Седне с попутным облетом нескольких планет, является существенно более сложной, чем полет к Венере или Марсу. Тем не менее Россия нуждается в разработке и осуществлении подобных миссий, что позволило бы преодолеть застой и отставание в этой области даже от Китая и Индии. Так что попытаться осуществить полет к Седне, по-моему, стоит.
Что же касается стоимости такой миссии, вероятно, при ее оценке следует ориентироваться на аналогичные зарубежные миссии — в первую очередь на «Новые горизонты». Стоимость которой была около 700 миллионов долларов.