Смелая миссия на Уран и Нептун

Уран и Нептун, седьмая и восьмая планеты, сейчас представляют большую загадку, но это может измениться в следующие два десятилетия.

Статья, представленная на сайте Arxiv.org Эми Симоном и Марком Хофштадтером, ветеранами NASA и экспертами этих двух планет, а также Аланом Штерном, ведущим исследователем миссии New Horizons, представляет эффективный план исследования этих планет и, возможно, даже посещения нескольких новых мест.

Официально миссия предусматривает два отдельных аппарата. Первый пролетит мимо Урана и проведет замеры магнитного поля планеты, собирая данные о магнитных полюсах, отклоняющихся от географических на 60°. Из-за того, что планета вращается как бы «лёжа на боку», ось её вращения находится в плоскости орбиты планеты. Каждые 18 часов, соответствующие суткам на Уране, магнитные полюса меняются местами, как если бы кто-то переключал свет. Возможно, что в атмосферу Урана спустят зонд для изучения её внутренних свойств. После пролёта он посетит несколько других малых тел в поясе Койпера.

Вторая миссия предполагает вывод аппарата на орбиту Нептуна для сбора данных о планете и её взаимодействии с крупнейшим спутником, Тритоном. Тритон, скорее всего, когда-то был крупнейшем телом в поясе Койпера, но однажды был захвачен Нептуном. Тритон будут изучать подробно, так как это геологически активный объект, извергающий жидкие гейзеры, вероятно порождённые нижележащим океаном.

Нехватка данных

Единственным аппаратом, достигшим обеих планет, был Voyager 2, который в 1986 году пролетел Уран, а в 1989 – Нептун. Благодаря новым технологиям теперь у учёных есть инструменты, которые позволят заполнить некоторые пробелы, оставшиеся с прошлого раза. Предельная стоимость новых миссий равняется примерно $3,5 млрд.

Учёные пытались понять устройство Урана и Нептуна с помощью данных Voyager, наземных обсерваторий и космического телескопа Hubble. В отличие от Юпитера и Сатурна, газовых гигантов из водорода и гелия, на Уране и Нептуне вместо более лёгких элементов преобладает вода. Она находится на таких невероятных глубинах, что происходит превращение в экзотическую твёрдую форму, порождающую имя «ледяные гиганты».

Сходство двух планет является одним из ключевых компонентов в понимании их формирования. Основываясь на исследованиях экзопланет, астрономы думают, что планеты размером с Нептун могут оказаться наиболее распространёнными во Вселенной.

Учёные считают, что если правильно скорректировать курс мимо Урана, тогда можно добраться до двух карликовых планет из пояса Койпера, Орка и Веруны, практически без дополнительного топлива. Объекты Седна, Макемаке и Хаумеа также могут потребовать совсем небольшого количества топлива для пролёта. Корабль может затем выбрать несколько других мелких целей за пределами Солнечной системы.

Возвращение Pu-238

Исследования периферии Солнечной системы были затруднены одним из больших препятствий — энергией. За пределами орбиты Юпитера недостаточно солнечного света для работы солнечных панелей. Поэтому миссия NASA для питания аппарата использовала радиоактивные батареи, т.н. радиоиоизотопные термоэлектрические генераторы или РИТЭГ. Производство главного источника энергии, плутония-238, возобновилось совсем недавно, благодаря исключениям международного договора о нераспространении ядерного оружия.

Аппараты и РИТЭГи, включая плутоний-238, должны быть готовы примерно в одно и то же время. В программах Voyager и Mars Viking впервые применялись перепрограммируемые компьютеры с возможностями отключения аппаратов с помощью наземного контроля в целях экономии электроэнергии. Новые компьютеры и менее энергозатратные устройства позволят оставлять аппараты во включённом состоянии как можно дольше.

Предложенные миссии могут быть запущены к Урану и Нептуну в конце 2020-х или начале 2030-х годов, хотя детали, такие как ракета-носитель, даты запуска и прибытия всё ещё уточняются. Возможно, проект так и не будет утверждён. Он является лишь одним из многих предложений.

Однако Уран и Нептун - большие цели будущих исследований, так что, с большой вероятностью, эта миссия или подобные ей всё-таки увидят свет.

Источник: blogs.discovermagazine.com