Полет зонда к ледяным планетам—гигантам занимает некоторое время - полет к Урану может занять до 13 лет, даже с гравитационной поддержкой Юпитера. Однако в разработке находится несколько идей, позволяющих ускорить этот процесс, особенно учитывая возросший интерес к отправке зонда в их направлении. Одна из таких идей заключается в использовании системы аэрозольного захвата для замедления полета зонда, как только он достигнет намеченной цели.
В новой статье Эндрю Гомеса-Дельрио и их соавторов из Исследовательского центра НАСА в Лэнгли описывается, как предлагаемая миссия орбитального аппарата и зонда Uranus (UOP) могла бы использовать ту же технологию аэрофотосъемки, которую использовал Curiosity, чтобы значительно повысить скорость и полезную нагрузку миссии.
Использование системы аэрофотосъемки для полета к ледяному гиганту имеет ряд преимуществ. Во-первых, как упоминалось выше, это может значительно сократить время, необходимое для того, чтобы добраться туда.
По некоторым оценкам, время в пути может сократиться вдвое, но, по крайней мере, это сократит время полета на несколько лет. Во-вторых, это увеличивает процент полезной нагрузки, которую можно использовать для выполнения основной задачи, а не в качестве топлива для перелета. Третьим преимуществом является уменьшение размеров и сложности двигательной установки.
Все эти преимущества делают систему аэрофотосъемки хорошим дополнением к любой миссии на Уран, так в чем же подвох? Разработка такой системы обычно занимает годы и обходится в миллионы долларов. Но, согласно статье, в этом нет необходимости — инженеры проекта могли бы просто немного модифицировать систему аэрозольного захвата, которая использовалась для успешной доставки научной лаборатории Марса, более известной сейчас как Curiosity, на поверхность красной планеты.
Несмотря на кажущуюся разницу в характере этих двух миссий, система аэрозольного захвата может быть, по сути, одинаковой. Формально она известна как система тепловой защиты (TPS).
Его основным компонентом является конформный углеродный аблятор с фенольной пропиткой (CPICA), материал, широко используемый в теплозащитных экранах из-за его низкой плотности и теплопроводности. Несмотря на то, что он очень пористый, это один из лучших материалов для защиты космических аппаратов от перегрева, которому они подвергаются при входе в атмосферу планеты.
Или, в данном случае, при прохождении через атмосферу планеты. Цель использования зонда Uranus заключается не в том, чтобы остановиться в атмосфере планеты, а в том, чтобы пройти сквозь нее, используя ее замедляющий эффект для космического аппарата в качестве своеобразного тормоза.
В типичном сценарии TPS либо упадет вместе с самим космическим аппаратом, как только он будет достаточно замедлен, либо будет сброшен за борт, когда космический аппарат приземлится на поверхность другой планеты. В случае с UOP он сбросил бы TPS, прежде чем выйти на стабильную орбиту вокруг своей целевой планеты.
Но система aerocapture - это только часть общего теплового управления космическим аппаратом, и в статье доктора Гомес-Дельрио рассматриваются несколько других систем, таких как необычные типы изоляции и тепловые трубки постоянной проводимости, передающие тепло от нескольких радиоизотопных тепловых генераторов к остальному оборудованию миссии.
В документе также приводится подробный анализ того, как эти системы работают на различных этапах полета, таких как облет Венеры и ее "переход в спящий режим".
Как и во всех подобных полетах, вес является основной определяющей характеристикой, и система аэрофотосъемки позволила бы значительно снизить вес за счет меньшего количества топлива и ненужных внешних топливных баков.
Такая экономия веса также позволяет использовать другие конфигурации транспортного средства, в том числе такие, которые позволят UOP собирать данные на этапе полета или запускать несколько небольших атмосферных зондов нового поколения (SNAPs).
До проведения UOP еще предстоит пройти долгий путь, поскольку ей по-прежнему не хватает финансирования, несмотря на то, что она является самой приоритетной миссией в рамках последнего исследования планетарного десятилетия. Учитывая общую нехватку финансирования, есть большая вероятность, что сама миссия может так и не начаться.
Но в то же время проекты, подобные тому, результатом которого стала эта статья, финансируемая за счет гранта НАСА "Инициатива ранней карьеры", будут продолжать развивать миссию в надежде, что однажды она сможет исследовать одну из наиболее интересных планет нашей Солнечной системы.
