5880
Уран — сьома планета Сонячної системи — є, мабуть, найбільш занедбаним об’єктом у межах нашої зоряної системи: єдиний апарат, який її відвідав, пролетів повз ще у 1986 році. Тепер дослідники з Масачусетського технологічного інституту з’ясували, що ракета SpaceX Starship могла б кардинально змінити ситуацію. Згідно з роботою, представленою на конференції IEEE Aerospace Conference, якщо Starship стане носієм для запланованої місії, час перельоту до Урана скоротиться більш ніж удвічі — з 13 до приблизно 6 років. Але вікно для запуску існує лише до 2034 року, і якщо NASA його пропустить, наступний шанс з’явиться лише у середині 2040-х.
Що відомо коротко
- Дослідники MIT Деніел Ґоченаур, Хлоя Жантен та Олів’є де Вьок проаналізували, як використання Starship вплине на місію Uranus Orbiter and Probe (UOP).
- Децадальний огляд планетарної науки National Academies 2022 року визначив місію до Урана як найвищий пріоритет для NASA на найближче десятиліття.
- При запуску на Falcon Heavy тривалість перельоту становить щонайменше 13 років, Starship з дозаправкою на орбіті скорочує її до трохи більше 6 років.
- Вікно для сприятливого запуску відкрите між 2030 і 2034 роками: якщо його пропустити, наступне — лише у середині 2040-х.
- Вояджер-2 — єдиний апарат, що відвідав Уран: він пролетів повз у 1986 році і жодного разу не виходив на орбіту планети.
Що це за явище
Уран — крижаний гігант, що обертається “лежачи на боці”: його вісь нахилена на 98 градусів відносно площини орбіти. Температура атмосфери сягає -224°C, роблячи її найхолоднішою серед усіх відомих планет. Планета має 27 супутників і систему кілець, однак усе, що ми знаємо, ґрунтується фактично на одному-єдиному прольоті сорокарічної давнини.
Уявіть, що вся наша уява про цілий континент спирається на єдину фотографію, зроблену з вертольота. Це точно описує нинішній стан знань людства про Уран.
Деталі відкриття
Команда MIT дослідила, що відбудеться, якщо NASA обере Starship замість Falcon Heavy Expendable як носій для місії UOP. Ключова перевага Starship — дозаправка на навколоземній орбіті: завантажений паливом апарат здатен вирушити до Урана напряму, без гравітаційних маневрів навколо інших планет.
Саме ці маневри — “рогатки” навколо Юпітера чи інших планет — є головною причиною тривалого 13-річного перельоту за нинішніми схемами. Вони дозволяють заощадити паливо ціною часу: апарат “підживлюється” гравітацією планети, але змушений летіти довшим маршрутом. Starship з великим запасом пального відкидає цю необхідність.
Проте є технічна складність: пряма траєкторія вимагає значного гальмування при підльоті до Урана, щоб апарат міг вийти на орбіту. Дослідники виявили, що для цього може знадобитися аеробальмування — гальмування в атмосфері самого Урана. Ця техніка вже застосовувалась під час місій до Марса, але ніколи — на відстанях у понад три мільярди кілометрів від Землі.
Що показали нові спостереження
Результати дослідження MIT виявились перспективними, але з важливими застереженнями. Starship поки проходить випробування і не довів здатність до дозаправки на орбіті — ключового елемента цієї концепції. Вибір носія для флагманських місій NASA традиційно відбувається приблизно за два роки після початку офіційної фази розробки місії — а вона ще не розпочалась.
Дослідники підкреслюють: у SpaceX залишається кілька років, щоб підтвердити орбітальну заправну архітектуру, перш ніж NASA доведеться ухвалювати остаточне рішення. «Незважаючи на значну невизначеність щодо можливостей, термінів та вартості Starship, наші початкові висновки малюють обнадійливу картину переваг від його використання для флагманської місії до Урана», — зазначають автори дослідження.
Cikavosti раніше писав, що супутники Урана Аріель і Міранда можуть приховувати підповерхневі океани — а також те, що Уран і Нептун можуть містити значно більше метанового льоду, ніж водяного, що докорінно змінює уявлення про їхню внутрішню будову.
Чому це важливо для науки
Уран є одним із двох крижаних гігантів поряд із Нептуном — і обидві планети не мають жодного орбітального зонда. Між тим саме крижані гіганти є найпоширенішим типом планет у відомих екзопланетних системах. Розуміння Урана — це ключ до розуміння мільярдів схожих світів у Галактиці.
Місія UOP, якщо вона відбудеться, дозволила б уперше провести тривалі орбітальні спостереження за атмосферою, магнітним полем, кільцями та супутниками планети. Особливо цікавить вчених дивовижне магнітне поле Урана: воно зміщене на 60 градусів відносно осі обертання і в десять разів сильніше у північній півкулі, ніж у південній — явище, якому досі немає переконливого пояснення.
Є й прагматичний аргумент: довгі місії виснажують. Тринадцять років перельоту означають понад десятиліття витрат на операційне утримання і постійний ризик втрати досвідченого персоналу. Скорочення до 6 років суттєво підвищує шанси на успіх не лише технічно, а й організаційно та фінансово.
Цікаві факти
- Вояджер-2, єдиний апарат, що відвідав Уран, зробив це 24 січня 1986 року — тобто цьогоріч виповнилось рівно 40 років з того єдиного близького побачення людства з цією планетою.
- Starship від SpaceX є найбільшою ракетою з будь-коли збудованих: висотою майже 123 метри і здатністю виводити до 150 тонн вантажу на низьку навколоземну орбіту — більш ніж удвічі більше, ніж Saturn V часів “Аполлона”.
- NASA відстежує лише понад сто відкритих питань про Уран, включаючи природу його надзвичайно холодного внутрішнього ядра і причину нахилу осі — можливо, наслідку зіткнення з тілом розміром із Земля мільярди років тому.
- Artemis II, підготовка до якого вже ведеться в NASA, летить лише до Місяця — але демонструє ту саму ключову ідею: повернення до місць, де людство давно не бувало, відкриває нову еру досліджень.
FAQ
Чому NASA досі не відправило місію до Урана? Головних причин дві: вартість і час. Флагманські місії NASA коштують мільярди доларів і тривають десятиліттями. Крім того, Уран відсутній у прямій видимості: між сприятливими вікнами для запуску минають роки. Попередній децадальний огляд 2011 року також рекомендував місію до Урана, але вона поступилась місцем “Марс-2020” та Europa Clipper.
Що таке дозаправка на орбіті і чому це важливо? Це процес передачі ракетного палива між двома апаратами прямо на навколоземній орбіті. Якщо Starship зможе заправитись у космосі, він відправить до Урана значно більш важке навантаження і без витрат пального на “рогаткові” маневри навколо планет — а це кардинально скорочує час перельоту.
Що буде, якщо NASA пропустить вікно 2030–2034 років? Наступне сприятливе планетне вирівнювання, яке дозволяє оптимальний запуск до Урана, відкриється лише у середині 2040-х. Це означало б, що між першим і другим візитом людства до цієї планети минуло б майже 60 років.
SpaceX Starship може вдвічі скоротити час польоту до Урана з’явилася спочатку на Цікавості.
