Новые двигательные системы могут позволить осуществить миссию к Седне

26.06.2025, Марк Томпсон, Universe Today

На внешних границах нашей Солнечной системы, далеко за орбитой Плутона, находится один из самых загадочных объектов, когда-либо обнаруженных – Седна. Эта красноватая карликовая планета следует по такой экстремальной орбите, что ей требуется более 11 000 лет, чтобы завершить один оборот вокруг Солнца. Теперь ученые предлагают новую миссию, чтобы достичь этого далекого мира, используя революционные технологии движения.

Однако Седна представляет собой нечто большее, чем просто еще один далекий камень. Это новый орбитальный класс объектов, седноиды, и его экстремальная орбита предполагает, что он является первым известным членом внутреннего облака Оорта. Изучение Седны может раскрыть секреты раннего формирования Солнечной системы и гравитационных воздействий, которые ее сформировали.

Ее поверхность является одной из самых красных среди объектов Солнечной системы, что предполагает сложную химию, которая может дать подсказки об органических соединениях во внешних областях. На нынешнем расстоянии ее температура никогда не превышает −240°C, что делает ее одним из самых холодных мест в нашей Солнечной системе.

Ожидается, что этот далекий мир пройдет через перигелий своей орбиты (ближайшую к Солнцу точку) в 2075–2076 годах, а затем будет медленно удаляться от Солнца. Когда Седна достигнет своего наибольшего сближения в 76,19 а.е. (примерно в 76 раз больше расстояния Земли от Солнца), она все еще будет невероятно далека, почти в три раза дальше Нептуна. После этого краткого мгновения Седна снова начнет свое долгое путешествие обратно во тьму.

Новое технико-экономическое обоснование рассмотрело два передовых подхода к технологиям, которые могли бы достичь Седны в этом узком окне возможностей. Первый касается Direct Fusion Drive (DFD), концептуального ядерного термоядерного двигателя, предназначенного для производства как тяги, так и электроэнергии. Для DFD исследователи предполагают систему мощностью 1,6 МВт с постоянной тягой и удельным импульсом, что представляет собой огромный скачок вперед по сравнению с существующими технологиями движения.

Второй подход включает в себя гениальную вариацию технологии солнечного паруса. Вместо того, чтобы полностью полагаться на давление солнечного излучения, эта концепция использует термическую десорбцию. Это процесс, в котором молекулы или атомы, которые прилипли к поверхности, высвобождаются, когда эта поверхность нагревается, и именно этот процесс создает тягу. Этой миссии будет способствовать гравитационный маневр у Юпитера, использующий огромное гравитационное поле планеты как гравитационную рогатку.

Анализ показывает удивительные результаты, касающиеся этих двух совершенно разных технологий. Результаты исследования, автором которого была команда под руководством Елены Анкона из Политехнического института Бари в Италии, показывают, что миссия с DFD может достичь Седны примерно через 10 лет, при 1,5-летнейтяге. С другой стороны, миссия с солнечными парусами, используя гравитационный маневр у Юпитера, может завершить путешествие за 7 лет. Превосходное время путешествия солнечного паруса обусловлено его способностью непрерывно ускоряться без использования тяжелого топлива, в то время как термоядерный двигатель обеспечивает выход на орбиту, а не просто облет.

Такая разница в скоростях подчеркивает фундаментальные компромиссы в исследовании дальнего космоса. Из-за различных характеристик DFD позволит выйти на орбиту, тогда как для солнечного паруса предполагается только пролет. Орбитальная миссия позволит провести расширенное исследование Седны, картографировать ее поверхность, проанализировать ее состав и потенциально обнаружить луны или другие особенности. Пролет, хотя и быстрее, даст лишь краткий снимок.

Обе предложенные технологии сталкиваются со значительными препятствиями в разработке. DFD пока остается в значительной степени концепцией, требуя прорывных решений в области локализации термоядерной плазме и ее контроля, которые ускользали от нас десятилетиями. Моделирование миссии показывает, что эта технология может доставить космический корабль массой около 1000 кг к Плутону за четыре года, но достижение таких показателей поканереально.

Продвинутый солнечный парус с термической десорбцией представляет собой более эволюционный подход, основанный на проверенных принципах солнечного паруса, но с добавлением новых возможностей. Зависимость техники от точно рассчитанного по времени гравитационногоманевра и достижений инновационного материаловедения представляет свои собственные проблемы, но может стать более достижимым в ближайшем будущем.

Однако окно для достижения Седны в ходе ее текущего приближения быстро закроется. Сможет ли человечество справиться с этой задачей, зависит от нашей готовности инвестировать в революционные технологии движения и принять риски, присущие расширению границ космических путешествий.

Научная статья: Feasibility study of a mission to Sedna — Nuclear propulsion and advanced solar sailing concepts

Перевод: Александр Тарлаковский (блог tay-ceti)
Оригинал: New Propulsion Systems Could Enable a Mission to Sedna