Исследовать Солнечную систему в разы дешевле и быстрее, если использовать солнечные паруса и «нырки» к Солнцу. Научные миссии, применяющие такой подход, способны изменить существующую парадигму изучения космического пространства. Об этом RTVI рассказал выпускник МГУ, ведущий научный сотрудник Лаборатории реактивного движения NASA Вячеслав Турышев.

Несколько лет назад Турышев предложил идею отправки в космос телескопа, который смог бы, используя Солнце как гравитационную линзу получить первое детальное изображение одной из ближайших экзопланет в соседней звездной системе. Как рассказывал ученый в интервью RTVI, телескоп этот планировалось отправить в определенное место Солнечной системы при помощи солнечного паруса, способного разогнать аппарат до огромных скоростей.

В своей новой статье Турышев с коллегами предложили концепцию небольших универсальных космических аппаратов Sundiver, способных качественно изменить существующий подход к освоению Солнечной системы, значительно снизить затраты и время на ее изучение по сравнению с современными технологиями.

“При современных подходах проектирование и постройка аппарата для полета на миллиарды миль к Урану занимает свыше десяти лет. Перелет к третьей по величине планете-гиганту в Солнечной системе добавляет еще 15 лет. Молодому студенту, который застанет начало такого проекта, стукнет 50 лет до того, как он увидит первые научные результаты. Это неправильно”, — говорится в статье.

Концепция новых спутников Sundiver предполагает запуск на орбиту Земли, возможно, в качестве попутной нагрузки, небольших аппаратов, которые начинают по спирали приближаться к Солнцу, чтобы, используя максимальное давление света и развернув легкие и прочные паруса, начать ускорение в любом направлении прочь от него.

arXiv

Используя такую технологию, аппараты смогут приобретать скорость 5-10 астрономических единиц (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца) в год. «Миссии, запущенные, как попутная нагрузка, смогут достичь орбиты Юпитера за два года, Сатурна — за три», — рассчитали ученые.

«Нами собраны веские доводы в пользу развития возможностей солнечных парусов для исследования Солнечной системы. Быстрые, экономичные и маневренные паруса, способные формировать траектории вне плоскости эклиптики, открывают новые возможности с большими перспективами для исследований физики Солнца, планетарных исследований и астрофизики, — рассказал Турышев RTVI. — Этой статьей мы начинаем широкую дискуссию, которая должна привести к полетам к Солнцу уже в ближайшие 18—24 месяца для демонстрации скоростей примерно 7 а.е. в год, что вдвое больше по сравнению с “Вояджером-1” — теперешним рекордсменом скорости».

При этом новая технология позволит добираться до труднодостижимых ранее уголков Солнечной системы за короткое время — например, на полярные орбиты вокруг Солнца всего за два года, к окрестностям предполагаемой девятой планеты, для перехвата межзвездных астероидов и комет, к ледяным спутникам планет-гигантов и в другие области. “Принципиально, что стоимость легких, быстрых миссий Sundiver может составлять $30—75 млн, что выглядит привлекательно по сравнению с типичными флагманскими миссиями в далекий космос стоимостью $2-5 млрд”, — отмечается в статье.

Для отработки технологии ученые предложили запустить демонстрационную миссию (Technology Demonstration Mission) — аппарат массой до 2 кг, который ускорится Солнцем до скорости свыше 5 а.е. в год. В дальнейшем масса аппаратов, чья научная нагрузка может строиться по модульному принципу, может быть доведена до 15 кг, а скорость вылета из Солнечной системы — до 10 а.е. в год.

«В настоящее время мы работаем с NASA, коммерческими компаниями и благотворительными организациями, чтобы сформировать финансирование нужное для начала демонстрационных полетов, — пояснил RTVI Турышев. — Общая стоимость первичного проекта будет зависеть от выбранных целей миссии, полезной нагрузки и ожидается быть в пределах 17—20 миллионов долларов. Миссии в отдаленные регионы Солнечной системы на расстояниях 5—40 а.е. с полезной нагрузкой 15—25 кг могут быть выполнены в следующие 5—8 лет по цене 50—85 миллионов долларов. На этом этапе будут возможны полеты и на более дальние гелиоцентрические расстояния вплоть до 100—200 а.е».

«Кульминацией программы станут парусники способные нести полезную нагрузку более 25 кг, оснащенные легкими радиоизотопные элементами питания и оптической связью. В зависимости от конкретной научной цели такие миссии могут двигаться со скоростями ~20-25 а.е. в год при стоимости в 90—100 миллионов долларов, что в 7—8 раз быстрее и в 20-50 раз дешевле нынешних возможностей», — добавил ученый.