Путешествие от Земли до Урана на ракете Starship может быть короче в два раза по сравнению с альтернативой Falcon Heavy. Но на проект нужно найти деньги.
Ледяные гиганты остаются одними из самых привлекательных для изучения объектов Солнечной системы. Уран в последнее время вызывает большой интерес, особенно после того, как в 2022 году Национальная академия наук США включила его в список приоритетных направлений исследования. Но на данный момент у NASA все еще нет полностью проработанной и спланированной миссии, готовой к запуску в 2030-х годах.
Однако на самом деле это может быть преимуществом, поскольку появление новой системы может в корне изменить общую концепцию миссии. Недавно компания Starship провела серию успешных испытаний, а в новой статье, представленной на Аэрокосмической конференции IEEE исследователями из Массачусетского технологического института, рассматривается, как эта новая, гораздо более мощная система запуска может повлиять на разработку орбитального аппарата и зонда для исследования Урана (Uranus Orbiter and Probe, UOP).
Уран — одна из наименее изученных планет. Последний зонд, посетивший ее, — «Вояджер-2» — пролетел мимо 40 лет назад. Ни на Уран, ни на его ледяного собрата-гиганта Нептун никогда не высаживались орбитальные аппараты, и ни одна миссия не присутствовала в их окрестностях постоянно, что делает их единственными планетами, которые до сих пор не были детально изучены вблизи.
И дело не в отсутствии интереса. На Уране есть много странного, что можно было бы объяснить при более тщательном изучении. Он лежит «на боку» (имеет самое большое наклонение среди «взрослых» планет), ретроградно вращается вокруг своей оси, у него довольно странное магнитное поле и множество спутников, под ледяной поверхностью которых потенциально могут скрываться океаны.
Наиболее крупные спутники Урана. Слева направо: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, ОберонИсточник: https://commons.wikimedia.org/
Такие планеты, как Уран и Нептун, являются самым распространенным типом экзопланет, которые мы обнаружили вне Солнечной системы, поэтому изучение вблизи поможет нам лучше понять другие миры. Проблема в том, что Уран находится далеко. Он в 19 раз дальше от Солнца, чем Земля, и «Вояджеру» потребовалось более девяти с половиной лет, чтобы добраться до его орбиты. Зонд даже не пытался замедлиться, чтобы облететь Уран, исследовав планету мимоходом.
В предыдущих расчетах, проведенных в ходе десятилетнего исследования, в роли ракеты- носителя для миссии на Уран подразумевался Falcon Heavy. Он должен был вывести аппарат на дистанцию и вернуться обратно. Предполагалось также несколько попутных гравитационных маневров с участием других планет. В конечном счете на достижение Урана уходило более 13 лет. Это время, в течение которого миссия должна быть обеспечена как в оперативном, так и в финансовом плане. За этот период критически важные специалисты могут уволиться или, если судить по недавней истории NASA, уйти в вынужденный неоплачиваемый отпуск.
Несмотря на ряд неудачных испытаний в начале года, революционная ракетная система SpaceX наконец-то показала себя с лучшей стороны, успешно пройдя испытания в начале этой недели. Если она продолжит развиваться в том же направлении, то может быть готова к регулярному использованию к концу десятилетия, что сделает ее подходящим вариантом для использования в качестве ракеты-носителя UOP.
Старт корабля StarshipИсточник: Unsplash
Помимо повышенной грузоподъемности есть еще два аспекта, которые делают Starship предпочтительными для миссии к Урану. Во-первых, это возможность дозаправки на орбите. Компания SpaceX позаботилась о том, чтобы система могла хранить и брать топливо на орбите, что позволяет ей достигать пунктов назначения гораздо быстрее, чем другим системам, которым топливо приходится везти исключительно с Земли. Хотя эта возможность еще не была проверена на практике, дальнейшие испытания Starship, несомненно, откроют совершенно новые возможности для зондов, отправляющихся в самые отдаленные уголки Солнечной системы.
Другой момент — возможность использовать сам аппарат в качестве аэродинамического тормозного щита. В своей статье исследователи рассмотрели идею нейтрализации теплового воздействия при входе в атмосферу не только Земли и Марса, но и Урана. Они пришли к выводу, что при небольшой модификации основной принцип термодинамического щита должен сработать и на газо-ледяных гигантах. Вместо того чтобы отделиться от зонда после разгона, Starship будет сопровождать зонд до конечной точки маршрута, используя свою систему термозащиты в качестве атмосферного тормоза.
Согласно расчетам, приведенным в статье, дозаправка в космосе и использование Starship в качестве аэродинамического тормоза могут сократить время полета до системы Урана вдвое — до шести с половиной лет.
Корабль Starship направляется к УрануИсточник: Unsplash
Кроме того, не потребуется гравитационная помощь других планет на пути. Даже с учетом дополнительных расходов на отправку космического корабля «в один конец» это значительно снизит эксплуатационные затраты на миссию. Увы, несмотря на все вышесказанное, проект UOP все еще далек от реальности, а Starship еще не готов к доставке зонда к ледяному гиганту.
Хотя исследование десятилетней давности было признано приоритетным, пока неясно, получит ли UOP финансирование, а учитывая нынешнюю нестабильную политическую ситуацию и ситуацию в NASA, скорее всего, это останется неопределенным еще какое-то время.
Если агентство пропустит окна запуска в 2030-х годах, следующее подходящее окно будет лишь в середине 2040-х, то есть между миссиями к этому самому интересному из миров пройдет почти 70 лет. Все планетологи и энтузиасты космических исследований надеются, что организации, которые потенциально могли бы поддержать такой полет, объединят усилия и поддержат возвращение к Урану, независимо от того, будет ли использоваться Starship или другой космический носитель.
Взлет ракеты Starship на рассветеИсточник: Unsplash
