Радикальная Тяга, Необходимая для Достижения Солнечной Гравитационной Линзы

США - Информационное агентство Эхбари

Радикальная Тяга, Необходимая для Достижения Солнечной Гравитационной Линзы

Перспектива отправки миссии к Солнечной гравитационной линзе (SGL) представляет собой монументальный скачок в нашем стремлении напрямую получать изображения потенциально обитаемых экзопланет, их атмосфер и, возможно, даже признаков цивилизации. Однако огромные расстояния SGL, оцениваемые в 650–900 астрономических единиц (а.е.) от Земли, представляют собой серьезную проблему. Это расстояние почти в четыре раза превышает дальность полета самого дальнего аппарата человечества — Вояджера 1, которому все равно потребуется более 130 лет, чтобы достичь SGL. Следовательно, обычные методы движения совершенно недостаточны для достижения этой цели в разумные сроки.

В недавней статье, написанной доктором Славой Турышевым, ведущим сторонником миссий SGL и исследователем Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL), рассматриваются технологии движения, которые потенциально могли бы обеспечить такое амбициозное путешествие. Статья подчеркивает необходимость значительных достижений в области инженерии и технологий для обеспечения осуществимости миссии SGL в ближайшем будущем, выходя за рамки текущих возможностей космических путешествий.

Анализ доктора Турышева явно отвергает традиционные химические ракеты и даже гравитационные маневры с использованием планет-гигантов как жизнеспособные варианты для преодоления огромного расстояния до 650 а.е. в практические сроки. Для достижения SGL всего за 20 лет космический аппарат должен был бы поддерживать среднюю скорость 154 км/с. Хотя эта скорость немного ниже рекордной, достигнутой солнечным зондом Паркер (192 км/с), пиковая скорость была достигнута только во время его самого близкого прохождения к Солнцу на расстоянии всего 6,16 миллиона километров. Поддержание таких экстремальных скоростей в течение многодесятилетней миссии в настоящее время технологически неосуществимо.

Солнечные Паруса: Использование Энергии Солнца

Одной из самых интригующих исследуемых концепций является использование солнечных парусов. Эти массивные отражающие конструкции используют импульс фотонов солнечного света для создания тяги. Исследования доктора Турышева предполагают, что синергетический подход, сочетающий давление солнечного света с маневром гравитационного ассиста вблизи Солнца, мог бы разогнать космический аппарат до скоростей, способных обеспечить транзит к SGL за 20–30 лет. Этот метод использует энергию и гравитационное влияние Солнца для максимального ускорения.

Однако остаются существенные препятствия. Для достижения 30-летнего транзита космический аппарат должен был бы пройти перигелий на расстоянии 0,05 а.е., что немного дальше, чем ближайшее приближение солнечного зонда Паркер (0,04 а.е.). Основная инженерная задача заключается в разработке ультратонких материалов для солнечных парусов, способных выдерживать интенсивное солнечное излучение и тепло на таком близком расстоянии от Солнца. Текущие инженерные возможности еще недостаточны для производства парусов, способных выдержать такую экстремальную среду.

Кроме того, масса и плотность космического аппарата являются критическими факторами для миссий с солнечными парусами. Солнечные паруса обеспечивают ограниченную тягу, что делает их непригодными для перемещения тяжелых полезных нагрузок. Научная полезная нагрузка миссии, вероятно, включающая телескоп и источник питания, представляет собой серьезную проблему с точки зрения массы. На расстоянии 650 а.е. солнечной энергии недостаточно для питания приборов, что требует бортовой системы питания, такой как радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ). РИТЭГ по своей природе тяжелы и значительно увеличивают общую плотность космического аппарата, потенциально сводя на нет преимущества легкой конструкции солнечного паруса.

Ядерная Электрическая Двигательная Установка (NEP): Надежная Альтернатива

Учитывая проблемы с солнечными парусами, ядерная электрическая двигательная установка (NEP) становится серьезным претендентом. Эта система использует ядерный реактор для выработки электроэнергии, которая затем питает высокоэффективные электрические двигатели. Хотя эти двигатели имеют меньшую тягу, чем химические ракеты, их исключительный удельный импульс — означающий, что они очень экономичны в расходе топлива и могут работать в течение длительных периодов — делает их идеальными для длительных миссий с высокой скоростью.

Согласно расчетам доктора Турышева, космический аппарат массой 20 тонн с полезной нагрузкой 800 кг, оснащенный системой NEP, мог бы завершить путешествие к SGL примерно за 27–33 года. Хотя это и не так быстро, как оптимизированный легкий зонд с солнечным парусом, этот срок вполне укладывается в рамки одной человеческой жизни, что делает его более реалистичным предложением.

NEP предлагает дополнительные преимущества. По прибытии в SGL двигательная установка может использоваться для "поддержания положения" (station keeping), поддерживая точное положение аппарата с использованием остаточного топлива. Вырабатываемая электроэнергия также может напрямую питать научные приборы для наблюдений. Основным недостатком NEP является управление тепловыделением. Бортовой реактор генерирует значительное количество отработанного тепла, которое должно рассеиваться в космос, как правило, через большие радиаторные панели. Сам размер этих радиаторов может создать проблемы с интеграцией для ракет-носителей.

Перспективы на Будущее

Путешествие к Солнечной гравитационной линзе представляет собой рубеж в исследовании космоса, требующий радикальных решений в области движения. Как передовые солнечные паруса, так и надежные системы NEP предлагают потенциальные пути, каждый со своим набором сложных инженерных задач. Работа доктора Турышева предоставляет важнейшую дорожную карту, подчеркивая критическую необходимость продолжать исследования и разработки для расширения границ возможного в межзвездных путешествиях и раскрытия секретов, хранящихся в SGL.

Информационное агентство Эхбари