Специальный зонд мог бы исследовать поверхность Тритона
Крупнейший спутник Нептуна, Тритон, является одним из самых интересных с биологической точки зрения мест в Солнечной системе. Несмотря на то, что он труднодоступен, на его поверхности, по-видимому, есть действующие вулканы, разреженная атмосфера и даже некоторые органические молекулы, называемые толинами. Однако "Вояджер" посетил его лишь однажды, мимоходом, 35 лет назад.
За прошедшие десятилетия технологии значительно продвинулись вперед, и новый толчок к созданию посадочного модуля на Тритоне привлек особое внимание. Об одной из таких миссий рассказали Стив Олесон и Джеффри Лэндис из исследовательского центра Гленна НАСА.
Их концептуальная миссия, известная как Triton Hopper, была профинансирована Институтом передовых концепций НАСА (NIAC) еще в 2018 году и использовала криогенный насос для извлечения топлива с поверхности Тритона, чтобы привести в действие "хоппер", который мог преодолевать до 5 км в месяц и попутно заниматься увлекательной наукой.
Первая задача любой миссии на Тритоне - добраться туда. В рамках заключительного отчета NIAC по Triton Hopper авторы провели предварительное исследование, в котором изучались различные методы приведения в движение. Солнечная электрическая тяга и аэроторможение в атмосфере Нептуна оказались на первом месте. "Хоппер" должен был бы путешествовать на более крупном орбитальном космическом корабле, отвечающем за планирование траектории "прыжков" и связь с Землей.
После безопасной посадки на поверхность Тритона хоппер сможет заняться множеством интересных научных исследований. В состав полезной нагрузки, описанной в описании миссии, входили георадар, спектроскопическое оборудование, микроскоп и даже сейсмометр. В общей сложности вся система весила чуть менее 300 кг — относительно небольшой вес для межпланетной миссии.
Но большая часть этого веса будет приходиться не на приборы, а на уникальную двигательную установку Хоппера. Концепция, лежащая в основе двигательной установки, достаточно проста: в космический аппарат загружается некоторое количество топлива, затем этот материал нагревается до такой степени, что в нем создается давление. Как только будет создано достаточное давление, выпустите его в виде реактивной струи, которая позволила бы космическому аппарату весом 300 кг преодолеть относительно слабую гравитацию Титана, которая составляет лишь половину силы тяжести нашей собственной Луны.
Исследование было сосредоточено на двух основных способах подачи материала в бункер — лопатой и криогенным насосом. Каждый из них имеет свои преимущества, хотя насос был более эффективным, по крайней мере, в теоретическом моделировании, проведенном в рамках проекта фазы I.
Лопата была подвержена потенциальному загрязнению другими материалами, которые загружались в бункер для сбора топлива и либо блокировали попадание в нее льда и снега, богатых азотом, либо сами по себе поглощались тепловой камерой и забирали часть тепла, предназначенного для расплавления топлива.
С другой стороны, крионасос мог бы использовать отработанное тепло от обычной работы марсохода по выработке энергии для непосредственного расплавления льда и снега, на которые приземлился бункер, и направлять их в нагревательную камеру, где они будут дополнительно нагреваться перед использованием в качестве топлива. Эта методология может быть эффективной при подборе наилучших вариантов топлива и обеспечении отвода отработанного тепла посадочного модуля, которое не просто излучается в разреженную атмосферу Тритона.
Как только за счет нагрева топлива будет создано достаточное давление, хоппер сможет оторваться от поверхности Луны и "перепрыгнуть" небольшое расстояние, используя шесть силовых и четыре рулевых двигателя. По оценкам авторов, удельный импульс составляет около 50 секунд в месяц. Хотя это может показаться небольшим, это позволило бы Хопперу преодолеть около 150 километров в течение двухлетней миссии.
За эти два года можно было бы найти множество интересных научных мест. Однако эта миссия, которая также конкурирует за ресурсы с множеством других концепций миссий для спускаемых аппаратов "Тритон", похоже, откладывается. Он не получил второй фазы, и за последние несколько лет не было никаких обновлений для разработчиков.
Но, учитывая общую популярность концепции "хоппера" даже в других мирах нашей Солнечной системы и привлекательность Тритона в качестве исследовательского объекта, кажется вероятным, что когда-нибудь какая-то часть этой миссии поднимется над ледяной поверхностью самого большого спутника Нептуна. Возможно, пройдет еще какое-то время, прежде чем это произойдет.
