В дальних уголках нашей Солнечной системы, далеко за орбитой Плутона, лежит Седна — один из самых загадочных объектов, когда-либо обнаруженных. Эта красноватая карликовая планета имеет настолько экстремальную орбиту, что на один оборот вокруг Солнца у неё уходит более 11 000 лет. Теперь учёные предлагают новую миссию для достижения этого далёкого мира с использованием революционной двигательной технологии.
Седна — больше, чем просто далёкий камень
Седна представляет собой новый класс объектов на орбите — седнаиды. Её экстремальная орбита позволяет предположить, что это может быть первый известный представитель внутреннего облака Оорта. Понимание Седны может открыть тайны о формировании ранней Солнечной системы и гравитационных влияниях, которые её сформировали.
Поверхность Седны
Поверхность Седны — одна из самых красных среди объектов Солнечной системы, что указывает на сложную химию, которая может раскрыть ключи к пониманию органических соединений во внешних областях. При текущем расстоянии температуры никогда не превышают −240 °C, что делает её одним из самых холодных мест в нашей Солнечной системе.
Ожидается, что Седна пройдёт через перигелий своей орбиты — ближайшую точку к Солнцу — в 2075–2076 годах, а затем начнёт медленно удаляться от Солнца.
Когда Седна достигнет своего ближайшего подхода на расстоянии 76,19 а. е. (примерно в 76 раз больше расстояния от Земли до Солнца), она всё равно будет невероятно далеко, почти в три раза дальше, чем Нептун. После этого краткого момента Седна начнёт своё долгое путешествие обратно во тьму, не возвращаясь в такую близость на протяжении сотен лет.
Новое технико-экономическое обоснование
Новое технико-экономическое обоснование, опубликованное на сервере препринтов arXiv, рассматривает два передовых подхода к технологии, которые позволят достичь Седны в течение этого узкого окна возможностей.
Первый подход включает в себя прямой термоядерный двигатель (DFD), концептуальный ядерный двигатель, предназначенный для создания тяги и электрической мощности. Для DFD исследователи предполагают систему мощностью 1,6 МВт с постоянной тягой и удельным импульсом, что представляет собой огромный скачок вперёд по сравнению с современными двигательными технологиями.
Второй подход представляет собой гениальную вариацию технологии солнечного паруса. Вместо того чтобы полностью полагаться на давление солнечного излучения, эта концепция использует термическую десорбцию. Это процесс, при котором молекулы или атомы, прилипшие к поверхности, высвобождаются при нагревании этой поверхности, и именно этот процесс создаёт тягу. Этому будет способствовать манёвр гравитационного ассистирования вокруг Юпитера, использующий огромное гравитационное поле планеты в качестве гравитационной пращи.
Результаты анализа
Результаты анализа, представленные командой под руководством Елены Анконы из Политехнического университета в Бари (Италия), показывают, что DFD может достичь Седны примерно за 10 лет с 1,5 годами разгона. Солнечные паруса, с другой стороны, с помощью гравитационного ассистирования Юпитера могут завершить путешествие за семь лет.
Превосходство солнечного паруса во времени путешествия обусловлено его способностью непрерывно ускоряться без перевозки тяжёлого топлива, в то время как термоядерный двигатель обеспечивает преимущество, позволяя выйти на орбиту, а не просто пролететь мимо.
Оба предложенных подхода сталкиваются со значительными трудностями в разработке. DFD в настоящее время остаётся в значительной степени концептуальным, требуя прорывов в удержании и управлении термоядерной реакцией, которые ускользали от нас десятилетиями. Моделирование компании показывает, что эта технология может разогнать космический корабль массой около 1000 кг до Плутона за четыре года, но достижение таких показателей в реальности пока остаётся под вопросом.
Продвинутый солнечный парус с термической десорбцией представляет собой более эволюционный подход, основанный на проверенных принципах солнечного паруса, но с добавлением новых возможностей. Опора техники на точно рассчитанные гравитационные ассистирования и инновационную материаловедение представляет свои собственные проблемы, но может быть более достижимой в ближайшем будущем.
Окно для достижения Седны во время её текущего приближения быстро закрывается. Сможет ли человечество принять этот вызов, зависит от нашей готовности инвестировать в революционные двигательные технологии и принять риски, связанные с расширением границ космических путешествий.