Когда стоит ждать миссию к Нептуну?
Не так давно в материале про миссию «Юнона» я упоминал про то, что 2020-е годы скорее всего станут потерянным десятилетием в изучении внешней части Солнечной системы. В самом лучшем случае в конце данного десятилетия мы лишь дождемся прибытия в систему Юпитера европейского и американского аппаратов, целью которых будет исследование его ледяного спутника Европа. Но вот, на днях появились новости о возможном начале проработке миссии NASA к Нептуну или Урану - то, что я очень давно хотел услышать.
Данные планеты посещались лишь «Вояджером-2» - аппарат совершил пролет Урана в 1986 году, Нептуна в 1989 году. К сожалению, после этого эти тела изучались лишь с помощью телескопов. И Уран и Нептун относятся к т.н. категории ледяных гигантов. Если газовые гиганты подобные Юпитеру и Сатурну состоят в основном из водорода и гелия, то ледяные гиганты состоят из различных модификаций льда (водного, аммиачного и метанового) и имеют каменное ядро. Уран ближе к Земле и имеет вторую по мощи кольцевую систему в Солнечной системе, а также весьма необычно вращается вокруг своей оси. Нептун дальше, но прилетев к нему в качестве бесплатного бонуса можно изучить Тритон, который некогда был захвачен им пояса Койпера. В целом, я могу много чего написать про эти две планеты, но ограничусь лишь тем, что повторял не раз - и Уран и Нептун давно заслужили полноценной орбитальной миссии наподобие «Кассини».
Теперь что касается недавних новостей об отправке аппарата к ледяным гигантам. Ее автором является руководитель отдела планетологии NASA Джим Грин, который недавно анонсировал, что Лаборатория реактивного движения (JPL) начнет проработку концепции новой флагманской миссии, целью которой станет или Уран или Нептун. Созданный в ее рамках аппарат должен быть универсальным, чтобы его можно было отправить к той из планет, на которую падет итоговый выбор. Общая же стоимость миссии должна укладываться в сумму до двух миллиардов долларов.
А сейчас о плохом. NASA вплотную подошло к ситуации, о которой оно предупреждало еще более десяти лет назад - дефициту плутония-238, используемого в радиоизотопных термоэлектрических генераторах (ритэг), которые обеспечивают энергию для аппаратов, направляющихся во внешние регионы Солнечной системы. Без ритэгов, подобные миссии просто физически невозможны - максимум, куда можно добраться, используя лишь солнечные батареи - это Юпитер.
К примеру, на борту аппарата «Кассини» установлены три ритэга, содержащие 33 килограмма плутония-238. Миссия к ледяным гигантам должна иметь такой же, если не больший запас плутония. Конечно, можно вспомнить все те же «Новые горизонты», на борту которых установлен всего один ритэг, оставшийся в качестве наследства от «Кассини». Но все дело в том, что «Новые горизонты» это пролетная, а не орбитальная миссия. Собранная в течении двух недель сближения с Плутоном информация будет передаваться «Новыми горизонтами» более года - такая скорость передачи данных неприемлема для орбитального аппарата, который работает годами. Чтобы скорость была выше, нужен более мощный передатчик и как следствие, более мощные ритэги.
По состоянию на 2013 год, запасы NASA составляли чуть более 16 килограммов плутония-238. Из них часть будет отдана марсоходу Mars-2020, а часть уже не соответствует стандартам агентства. Срок полураспада плутония-238 составляет 88 лет, так что нетрудно подсчитать, что к настоящему времени плутоний произведенный во времена холодной войны обеспечивает заметно меньшую мощность. Из-за нехватки плутония, NASA уже пришлось отказаться от идеи запуска к Нептуну станции Argo. Дело в том, что в период с 2015 по 2020 год существует стартовое окно для миссии к Нептунау. Если в этом промежутке времени запустить аппарат, то можно провести гравитационные маневры у Юпитера и Сатурна, которые позволят ему выйти на орбиту к восьмой планеты к 2030 году (плюс-минус несколько лет в зависимости от даты запуска).
Ситуация с плутонием стала лишь улучшаться в последние годы, когда американский конгресс наконец внял просьбам NASA и выделил какие-то средства на возобновление его производства. Но все равно, нужно еще минимум несколько лет, чтобы накопить его запасы - очевидно, что чуда не произойдет и до 2020 года нужное количество плутония собрано не будет. Человечество упускает это окно для полета к Нептуну, и получается, что если запускать аппарат после 2020 года, он соответственно доберется до планеты не раньше 2045 года (разумеется, если просто отправить аппарат по пролетной траектории как «Новые горизонты» ждать придется заметно меньше, но тогда теряется весь смысл подобной миссии).
Вся надежда по словам Джима Грина заключается в том, что для миссии к ледяным гигантом удастся получить тяжелую ракету-носитель SLS, которую в настоящее время создает Boeing. Согласно планам, в базовой конфигурации она будет способна забросить на околоземную орбиту 70 тонн, в усиленной - до 130 тонн. Это намного больше возможностей тех ракет, которые NASA использует сейчас. Использование подобной ракеты позволит вывести в космос станцию, имеющую намного больший запас топлива, что возможно позволит обойтись без гравитационных маневров у планет и значит позволит запускать станцию не дожидаясь следующего стартового окна. Загвоздка в том, что во-первых SLS пока еще только создается, а во-вторых ее использование будет явно не самым дешевым удовольствием, которое пробьет большую брешь в двухмиллиардном бюджете. Но тем не менее, пока что это единственный шанс, как отыграть десяток лет на полете к Нептуну.
Но в любом случае пока что вся эта идея находится на уровне базовой концепции и стоит понимать, что если все сложится, то придется ждать еще много лет до собственно говоря запуска. План миссии должен быть готов к следующему заседанию National Research Council (NRC). Это организация собирается раз в 10 лет и определяет основные приоритеты NASA на следующее десятилетие. Предыдущее заседание NRC состоялось в 2011 году, основные цели межпланетных исследований, которые были на нем определены это доставка на Землю образца марсианского грунта и отправка аппарата к Европе. Третьей по важности стояла миссия к Урану но увы, от нее вскоре пришлось отказаться (во многом из-за проблемы с плутонием).
Концепт отмененной миссии к Урану
Разумеется, предложение отправить миссию к Урану или Нептуну будет не единственным, из тех, что станет рассматривать NRC - скорее всего в числе проектов больших флагманских миссий будут отправка спускаемого аппарата на Венеру и аппарата для изучения Титана. Я бы лично был бы рад любой из этих миссий, но все же на первое место в своем личном топе пожалуй поставил бы Нептун - ибо все таки хочу при своей жизни посмотреть на него и Тритон.
Что может однозначно улучшить шансы на отправку аппарата к ледяным гигантам, а также скорость реализации подобного проекта? Международное сотрудничество, аналогичное партнерству NASA и ESA в рамках миссии «Кассини». Одной из задач группы, которая будет заниматься проработкой миссии, будет поиск международных партнеров. Лично я очень надеюсь, что такие партнеры будут найдены - это заметно усилит заявку.
Но как я уже упоминал, стоит понимать, что даже в самом лучшем случае пройдут десятилетия между бумажной стадией и собственно говоря прибытием аппарата к одной планет - около 20 лет, если мы говорим про Нептун, на несколько лет меньше, если речь об Уране. Но в любом случае, лучше начинать действовать сейчас, иначе и 2030-е тоже станут потерянным десятилетием в исследованиях внешней части Солнечной системы.
Данные планеты посещались лишь «Вояджером-2» - аппарат совершил пролет Урана в 1986 году, Нептуна в 1989 году. К сожалению, после этого эти тела изучались лишь с помощью телескопов. И Уран и Нептун относятся к т.н. категории ледяных гигантов. Если газовые гиганты подобные Юпитеру и Сатурну состоят в основном из водорода и гелия, то ледяные гиганты состоят из различных модификаций льда (водного, аммиачного и метанового) и имеют каменное ядро. Уран ближе к Земле и имеет вторую по мощи кольцевую систему в Солнечной системе, а также весьма необычно вращается вокруг своей оси. Нептун дальше, но прилетев к нему в качестве бесплатного бонуса можно изучить Тритон, который некогда был захвачен им пояса Койпера. В целом, я могу много чего написать про эти две планеты, но ограничусь лишь тем, что повторял не раз - и Уран и Нептун давно заслужили полноценной орбитальной миссии наподобие «Кассини».
Теперь что касается недавних новостей об отправке аппарата к ледяным гигантам. Ее автором является руководитель отдела планетологии NASA Джим Грин, который недавно анонсировал, что Лаборатория реактивного движения (JPL) начнет проработку концепции новой флагманской миссии, целью которой станет или Уран или Нептун. Созданный в ее рамках аппарат должен быть универсальным, чтобы его можно было отправить к той из планет, на которую падет итоговый выбор. Общая же стоимость миссии должна укладываться в сумму до двух миллиардов долларов.
А сейчас о плохом. NASA вплотную подошло к ситуации, о которой оно предупреждало еще более десяти лет назад - дефициту плутония-238, используемого в радиоизотопных термоэлектрических генераторах (ритэг), которые обеспечивают энергию для аппаратов, направляющихся во внешние регионы Солнечной системы. Без ритэгов, подобные миссии просто физически невозможны - максимум, куда можно добраться, используя лишь солнечные батареи - это Юпитер.
К примеру, на борту аппарата «Кассини» установлены три ритэга, содержащие 33 килограмма плутония-238. Миссия к ледяным гигантам должна иметь такой же, если не больший запас плутония. Конечно, можно вспомнить все те же «Новые горизонты», на борту которых установлен всего один ритэг, оставшийся в качестве наследства от «Кассини». Но все дело в том, что «Новые горизонты» это пролетная, а не орбитальная миссия. Собранная в течении двух недель сближения с Плутоном информация будет передаваться «Новыми горизонтами» более года - такая скорость передачи данных неприемлема для орбитального аппарата, который работает годами. Чтобы скорость была выше, нужен более мощный передатчик и как следствие, более мощные ритэги.
По состоянию на 2013 год, запасы NASA составляли чуть более 16 килограммов плутония-238. Из них часть будет отдана марсоходу Mars-2020, а часть уже не соответствует стандартам агентства. Срок полураспада плутония-238 составляет 88 лет, так что нетрудно подсчитать, что к настоящему времени плутоний произведенный во времена холодной войны обеспечивает заметно меньшую мощность. Из-за нехватки плутония, NASA уже пришлось отказаться от идеи запуска к Нептуну станции Argo. Дело в том, что в период с 2015 по 2020 год существует стартовое окно для миссии к Нептунау. Если в этом промежутке времени запустить аппарат, то можно провести гравитационные маневры у Юпитера и Сатурна, которые позволят ему выйти на орбиту к восьмой планеты к 2030 году (плюс-минус несколько лет в зависимости от даты запуска).
Ситуация с плутонием стала лишь улучшаться в последние годы, когда американский конгресс наконец внял просьбам NASA и выделил какие-то средства на возобновление его производства. Но все равно, нужно еще минимум несколько лет, чтобы накопить его запасы - очевидно, что чуда не произойдет и до 2020 года нужное количество плутония собрано не будет. Человечество упускает это окно для полета к Нептуну, и получается, что если запускать аппарат после 2020 года, он соответственно доберется до планеты не раньше 2045 года (разумеется, если просто отправить аппарат по пролетной траектории как «Новые горизонты» ждать придется заметно меньше, но тогда теряется весь смысл подобной миссии).
Вся надежда по словам Джима Грина заключается в том, что для миссии к ледяным гигантом удастся получить тяжелую ракету-носитель SLS, которую в настоящее время создает Boeing. Согласно планам, в базовой конфигурации она будет способна забросить на околоземную орбиту 70 тонн, в усиленной - до 130 тонн. Это намного больше возможностей тех ракет, которые NASA использует сейчас. Использование подобной ракеты позволит вывести в космос станцию, имеющую намного больший запас топлива, что возможно позволит обойтись без гравитационных маневров у планет и значит позволит запускать станцию не дожидаясь следующего стартового окна. Загвоздка в том, что во-первых SLS пока еще только создается, а во-вторых ее использование будет явно не самым дешевым удовольствием, которое пробьет большую брешь в двухмиллиардном бюджете. Но тем не менее, пока что это единственный шанс, как отыграть десяток лет на полете к Нептуну.
Но в любом случае пока что вся эта идея находится на уровне базовой концепции и стоит понимать, что если все сложится, то придется ждать еще много лет до собственно говоря запуска. План миссии должен быть готов к следующему заседанию National Research Council (NRC). Это организация собирается раз в 10 лет и определяет основные приоритеты NASA на следующее десятилетие. Предыдущее заседание NRC состоялось в 2011 году, основные цели межпланетных исследований, которые были на нем определены это доставка на Землю образца марсианского грунта и отправка аппарата к Европе. Третьей по важности стояла миссия к Урану но увы, от нее вскоре пришлось отказаться (во многом из-за проблемы с плутонием).
Концепт отмененной миссии к Урану
Разумеется, предложение отправить миссию к Урану или Нептуну будет не единственным, из тех, что станет рассматривать NRC - скорее всего в числе проектов больших флагманских миссий будут отправка спускаемого аппарата на Венеру и аппарата для изучения Титана. Я бы лично был бы рад любой из этих миссий, но все же на первое место в своем личном топе пожалуй поставил бы Нептун - ибо все таки хочу при своей жизни посмотреть на него и Тритон.
Что может однозначно улучшить шансы на отправку аппарата к ледяным гигантам, а также скорость реализации подобного проекта? Международное сотрудничество, аналогичное партнерству NASA и ESA в рамках миссии «Кассини». Одной из задач группы, которая будет заниматься проработкой миссии, будет поиск международных партнеров. Лично я очень надеюсь, что такие партнеры будут найдены - это заметно усилит заявку.
Но как я уже упоминал, стоит понимать, что даже в самом лучшем случае пройдут десятилетия между бумажной стадией и собственно говоря прибытием аппарата к одной планет - около 20 лет, если мы говорим про Нептун, на несколько лет меньше, если речь об Уране. Но в любом случае, лучше начинать действовать сейчас, иначе и 2030-е тоже станут потерянным десятилетием в исследованиях внешней части Солнечной системы.