Почти все межпланетные миссии можно разделить на две основные группы: пролетные, орбитальные и посадочные. К первой категории относятся «Новые горизонты». Аппарат был запущен в 2006 году, совершил пролет Плутона в 2015 году, а сейчас движется по направлению к объекту пояса Койпера 2014 MU69, также известному под обозначением 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 станции могут бросить лишь быстрый взгляд на небесное тело. Для полноценного исследования необходимо, чтобы космический аппарат 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 срок полета. Кроме того, после выхода на орбиту, станцию как правило уже невозможно направить к новому объекту, потому что это требует слишком больших затрат топлива (пока что такой маневр удался лишь аппарату Dawn, совершившему перелет от Весты к Церере).
Поэтому ученым приходится изучать все, даже самые экзотические возможности, позволяющие добиться максимальной отдачи при ограниченных технических ресурсах. Команда исследователей из Юго-западного научно-исследовательского института во главе с Аланом Стерном (он является руководителем уже упомянутой миссии «Новые горизонты») рассказала о концепции новой станции, способной изучить не только Плутон, но и другие крупные объекты пояса Койпера. Презентация проекта состоялась на 50-й ежегодной встрече Отдела планетарных наук Американского астрономического общества.
Ключом к успеху такой миссии является гравитация Харона — крупнейшего спутника Плутона. Выполненные исследователями расчеты показали, что благодаря серии гравитационных маневров у Харона, направленная к Плутону станция сможет во всех подробностях изучить его систему. Научная программа такой миссии будет включать в себя минимум пять облетов каждой из четырех небольших лун Плутона, исследования полярных и экваториальных областей карликовой планеты, а также самого Харона. Траекторию аппарата можно построить таким образом, что он пройдет через верхние слои атмосферы Плутона и возьмет ее пробы.
Но это еще не самое интересное. Использование гравитации Харона и ионных двигателей, аналогичных тем, что установлены на аппарате Dawn, позволит в дальнейшем направить такую станцию к другим крупным объектам пояса Койпера с выходом на орбиту вокруг них. Подобный маневр не потребует значительных затрат топлива что означает, что 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 подобное путешествие на границу Солнечной системы.
Также ученые провели отдельное исследование, изучив возможные траектории полета к 45 крупнейшим известным транснептуновым объектам, включая Эриду, Седну, Макемаке и Квавар. Все они предполагают использование гравитационных маневров у газовых гигантов для уменьшения времени перелета. Миссии могут быть запущены в промежутке между 2025 и 2040 годом.
Материал на сайте журнала «Вселенная, пространство, время»