В NASA оценили стоимость миссии к ледяным гигантам

Уран и Нептун являются наименее изученными планетами Солнечной системы. За всю историю их посещал лишь аппарат «Вояджер-2». Сейчас ученые считают, что по своему внутреннему строению эти планеты заметно отличаются от Юпитера и Сатурна. Поэтому их относят к отдельному классу ледяных гигантов.

Мантии ледяных гигантов состоят из воды, аммиака, метана и сероводорода. Из-за высокого давления и температуры эти элементы находятся в состоянии сверхкритической жидкости, образуя некое подобие океана (его иногда называют океаном водного аммиака). Он окружает каменное ядро, на которое приходится до четверти общей массы планет. Этим ледяные гиганты радикально отличаются от Юпитера и Сатурна, 90% массы которых приходится на водород и гелий.

В настоящее время в отношении ледяных гигантов остается множество вопросов без ответа. Как и где образовались эти тела? Почему их магнитные поля имеют такую необычную конфигурацию? Как сформировались их спутниковые системы? Приоткрыть эти и другие тайны Урана и Нептуна может лишь специализированная космическая миссия.

Недавно NASA опубликовало отчет об исследовании, целью которого была оценка возможности создания и отправки аппарата к ледяным гигантам. Всего было рассмотрено четыре основных варианта:

• Пролетная миссия к Урану с атмосферным зондом.


• Орбитальная миссия к Урану без атмосферного зонда.


• Орбитальная миссия к Урану с атмосферным зондом.


• Орбитальная миссия к Нептуну с атмосферным зондом.


 

Согласно отчету, при использовании ракеты-носителя типа Atlas V и гравитационного маневра в окрестностях Юпитера (для ускорения полета), космический аппарат смог бы достичь Урана за 10 - 12 лет. Стартовое окно для подобного запуска будет открыто в промежутке с 2030 по 2034 год. Если же вместо Юпитера для маневра будет выбран Сатурн, то запуск должен состояться не позднее середине 2028 года.

Добраться до Нептуна намного сложнее. Даже при использовании гравитационного маневра и Delta IV Heavy (в настоящее время самая мощная из используемых ракет), перелет займет более 15 лет, что сильно увеличивает технические риски и стоимость миссии. Поэтому инженеры предлагают оснастить аппарат к Нептуну дополнительной ступенью с ионным двигателем. Энергию для нее будут вырабатывать солнечные панели. Эта ступень будет отстрелена вскоре после пересечения орбиты Юпитера. Аппарат с подобной системой смог бы добраться до Нептуна за 13 лет. Стартовое окно для запуска будет открыто в 2029 – 2030 годах.

Что касается стоимости проектирования и постройки аппарата, то для разных конфигураций миссии она будет варьироваться. Но специалисты считают, что NASA сможет  уложиться в двух миллиардный бюджет.

Отправка аппарата к ледяным гигантам не потребует создания принципиально новых технологий. Но в отчете указано два проекта, реализация которых стала бы значительным плюсом для миссии. Это проект создания нового более эффективного радиоизотопного термоэлектрического генератора eMMRTG и технология HEEET (Extreme Entry Environment Technology), которая бы пригодилась для теплозащитного экрана атмосферного зонда.

Также в отчете была оценена интересная возможность отправки сразу двух аппаратов к обоим планетам. Для этого необходимо использовать ракету SLS. В этом случае объединенный бюджет двух миссий составит 3 – 4 миллиарда долларов. При выборе подобного сценария NASA, скорее всего, постарается скооперировать силы с ESA и другими космическими агентствами.

Результаты исследования будут использованы при подготовке следующего десятилетнего планетарного обзора (Planetary Science Decadal Survey), который определит основные научные приоритеты NASA в исследованиях планет на 2022 – 2032 год.

http://kiri2ll.livejournal.com...