К комете Галлея впервые предложили отправить аппарат для длительной миссии

Исследователи из Университета Халифы предложили маршрут космического аппарата, который позволит впервые не просто пролететь мимо кометы Галлея, а выйти на встречную траекторию и несколько месяцев наблюдать за ней. План описан в новой работе, опубликованной на сервере препринтов arXiv.

Во время последнего появления кометы в 1986 году к ней отправили несколько аппаратов, получивших неофициальное название «армада Галлея». Среди них были европейский Giotto и советские зонды Vega. Однако из-за необычной орбиты кометы зонды могли лишь быстро пролететь мимо нее и провести наблюдения в течение нескольких часов. Этого оказалось недостаточно, чтобы подробно изучить поверхность и изменения кометы по мере ее приближения к Солнцу.

Предлагаемая миссия должна решить именно эту проблему. Вместо короткого пролета аппарат сможет оставаться рядом с Галлеем в течение нескольких месяцев.

Маршрут через две планеты

Главная сложность заключается в траектории Галлея. Комета движется вокруг Солнца в обратном направлении и наклонена к плоскости орбит планет примерно на 162 градуса. Чтобы напрямую вывести аппарат на такую траекторию, потребовалось бы огромное количество энергии.

Авторы предлагают использовать гравитацию сразу двух планет. Сначала аппарат отправится к Юпитеру. Пролет рядом с крупнейшей планетой Солнечной системы изменит его скорость и направит к Сатурну. Затем второй гравитационный маневр у Сатурна изменит плоскость орбиты аппарата и позволит приблизить ее к траектории кометы.

Такой маршрут избавляет от необходимости тратить большое количество химического топлива на изменение направления полета. После гравитационных маневров аппарат сможет постепенно корректировать свою траекторию с помощью маломощного двигателя Холла. Это электрический двигатель, в котором тяга создается потоком ионов, разгоняемых электрическим полем. Подобные установки уже используются в космической технике.

Энергией двигатель должен обеспечивать радиоизотопный термоэлектрический генератор, или RTG. Такие источники питания превращают тепло от распада радиоактивного материала в электричество и способны годами работать вдали от Солнца.

Встреча в 2060 году

По расчетам авторов, аппарат стартует в августе 2036 года или сентябре 2037-го. Путь займет более 20 лет, а встреча с кометой произойдет в 2060 году, примерно за год до ее очередного прохождения ближайшей к Солнцу точки орбиты.

Это время выбрано не случайно. При приближении к Солнцу ледяное ядро кометы начинает нагреваться. С поверхности выделяются газ и пыль, вокруг ядра формируется кома, а затем появляется характерный хвост. Аппарат сможет наблюдать, как эти процессы развиваются непосредственно вблизи кометы.

Для научных приборов в проекте предусмотрено около 750 кг полезной нагрузки. Для сравнения, общая масса аппарата с топливом и оборудованием на старте должна составить около 2 тыс. кг. Оставшаяся масса после размещения необходимых систем позволяет установить достаточно большое количество научного оборудования.

Аппарат должен подойти к Галлею за пределами орбиты Марса. Это даст ему возможность начать наблюдения еще до того, как комета достигнет области внутренней Солнечной системы. В отличие от миссий 1986 года, исследователи смогут следить за объектом не несколько часов, а месяцами, получая данные о его поверхности и поведении при нагреве.

Окно для запуска

У проекта есть жесткое ограничение по срокам. Наиболее подходящие стартовые окна открываются в 2036 и 2037 годах. Если миссию решат реализовать, на создание аппарата останется около десяти лет.

При этом авторам удалось отказаться от технологий, которые предлагались для некоторых предыдущих вариантов полета к Галлею, но пока остаются недостаточно проверенными. Речь идет о мощных ядерных электрических двигателях и сверхтяжелых ракетах.

Вместо этого схема опирается на уже существующий тип электрической двигательной установки и два гравитационных маневра. Именно сочетание этих приемов позволяет сохранить значительную часть массы для научного оборудования.

Пока это только концепция, а не утвержденная космическая миссия. Но расчеты показывают, что следующий визит к самой известной комете Солнечной системы можно спланировать с использованием уже существующих технологий. Если проект реализуют, ученые впервые получат возможность не просто встретить Галлея на несколько часов, а наблюдать за его возвращением к Солнцу в течение длительного времени.