До Седны за семь лет: как быстрее всего добраться до самого далекого объекта Солнечной системы
Далеко за орбитой Плутона, на краю Солнечной системы, находится загадочный объект — Седна, получившая свое имя в честь эскимосской богини морских зверей. Это тело находится от Солнца в 936 раз дальше, чем Земля, совершая один оборот вокруг нашего светила более чем за 11 000 лет. Но ученые вполне всерьез рассуждают о способах, которые помогут как можно скорее добраться до Седны.
Что такое Седна: характеристики и особенность орбиты
Седна — это первый представитель так называемых седноидов — транснептуновых объектов с очень удаленной орбитой. У таких тел (всего на данный момент известно о четырех, но ученые предполагают, что их гораздо больше) перигелийное расстояние превышает 50 астрономических единиц — иными словами, они никогда не подходят к Солнцу ближе чем на 7,5 млрд километров (50 а.е.).
Седна обходит главную звезду Солнечной системы по очень вытянутой траектории — от 76 до 937 а.е. Напомним, одной астрономической единице соответствует среднее расстояние от Земли до Солнца, а это 149,6 млн км. За счет такой колоссальной удаленности Седна почти не подвергается гравитационному воздействию со стороны больших планет. И, как считают ученые, именно в ее «экстремальной» орбите и кроется ключ к пониманию самых отдаленных областей нашей Солнечной системы.
Несмотря на всю загадочность и малую изученность, кое-что о Седне астрономам все же известно: так, поверхностный состав этого очень маленького небесного тела (поперечник – по разным данным – может составлять от 750 до 1200 км) подобен составу некоторых других транснептуновых объектов и представляет собой смесь воды, метана и льдов азота с толинами.
Поверхность Седны является одной из самых красных в нашей системе — по цвету почти такой же, как у Марса. Температура на ней никогда не превышает минус 240°C, что делает ее одним из самых холодных мест в нашей системе.
Зачем исследовать Седну
При этом дискуссионным остается вопрос о том, к какой области Солнечной системы она принадлежит. В Центре малых планет при Международном астрономическом союзе (МАС) причисляют Седну к поясу Койпера, а точнее к образовавшемуся из него рассеянному диску. Согласно этой версии, объект был рассеян за счет гравитационного взаимодействия с внешними планетами, в основном Нептуна. Однако критики этой теории отмечают, что Седна никогда не подходила к Нептуну на достаточно близкое расстояние, чтобы быть рассеянной им.
В этой связи есть вторая версия, которой придерживаются и первооткрыватели Седны — группа американских астрономов, в том числе Майкл Браун из Калифорнийского технологического института, Давид Рабиновиц из Йельского университета и Чадвик Трухильо из Обсерватории Гемини. По их мнению, Седна — это первый известный представитель внутренней части облака Оорта, гипотетически сферической области Солнечной системы, сформировавшейся 4,5–4,млрд лет назад и являющейся, как полагают ученые, источником долгопериодических комет.
По мнению Майкла Брауна, Седна — один из наиболее важных с научной точки зрения транснептуновых объектов среди всех известных. Считается, что тело может многое поведать о происхождении Солнечной системы и ранних стадиях ее эволюции.
Если следовать версии, по которой Седна образовалась в результате гравитационных возмущений, то Солнце, сближаясь в далеком прошлом с соседними звездами, могло вытолкнуть на дальние орбиты часть планетезималей, которые как раз сформировали там внутреннее облако Оорта и седноиды.
Когда лучше отправить миссию к Седне
Учитывая все это, Седна является крайне интересным объектом для изучения. Но как до нее добраться? Способны ли на это существующие технологии? Перед ответом на эти вопросы стоит упомянуть, когда представится наиболее удачная возможность для ее детального исследования.
Один оборот вокруг Солнца этот уникальный объект совершает примерно за 11 400 лет. Свой ближайшей точки (перигелия) Седна достигнет в 2075-2076 годах. На этом этапе расстояние между ней и нашей звездой сократится до минимума — 76,19 а.е., что в три раза дальше, чем расстояние до Нептуна. Затем Седна снова удалится от Солнца и ее следующего приближения придется ждать около 11500 лет.
По расчетам российских ученых из ИКИ РАН, благоприятный момент для запуска миссии к Седне — 2029 год. Развив огромную скорость, космический аппарат сможет долететь до объекта всего за 18 лет. Отправляться можно и позже, но в пределах до 2037 года. Кроме того, надо учитывать важное обстоятельство: чем позднее состоится старт, тем дольше времени займет перелет.
Термоядерный двигатель или солнечный парус: самый быстрый способ достичь Седны
Несмотря на то, что Седна внесена в список объектов Солнечной системы, которые NASA хотело бы исследовать, в ближайшем будущем никаких миссий не планируется. Тем не менее все это не мешает ученым рассуждать о способах наиболее быстрого достижения этого загадочного тела.
Добраться до Седны на химических двигателях или ионных ускорителях возможно, но в таком случае путь до нее, учитывая удаленность объекта от Солнца, займет не одно десятилетие. В этой связи международная команда инженеров, возглавляемая Еленой Анконой из Политехнического университета Бари в Италии, предложила два способа, которые якобы позволят достичь Седны за семь и десять лет соответственно.
Первая идея состоит в использовании двигателя прямого термоядерного синтеза — это концептуальный тип двигателя, которого пока нет на практике. Силовая установка такого типа предполагает получение тяги непосредственно от термоядерного синтеза, ее основным элементом является термоядерный реактор, куда подается рабочее тело — газ (например, смесь дейтерия и гелия-3). Этот газ затем разогревается, после чего в нем возникает термоядерная реакция. Продукты последней выходят через сопло, что создает нужную тягу.
Концепт такого двигателя основан на реакторе с обращенной конфигурацией поля, предложенном в 2002 году Сэмюэлем А. Коэном. Благодаря термоядерной реакции изотопов водорода двигатель имеет низкий уровень радиоактивности, а это особенно важно для пилотируемых кораблей.
Среди проектов, где предлагается использование двигателя прямого термоядерного синтеза, — космический буксир Sunbird от британского стартапа Pulsar Fusion. В нем качестве топлива для реактора планируется использовать смесь дейтерия и гелия-3. Отмечается, что такой двигатель позволит буксиру развивать скорость более 225 км/сек. Sunbird планируют запускать в космос с помощью более тяжелых аппаратов, таких как Starship.
Если же говорить о Седне, то основную часть пути к ней аппарат, оснащенный таким двигателем, сможет преодолеть при постоянной тяге. По оценке инженеров, система будет иметь мощность 1,6 мегаватта, чего хватит как для полета, так и для выхода на орбиту вокруг тела.
Второй способ подразумевает использование технологии солнечного паруса. Причем не совсем обычного, а работающего на эффекте термической десорбции. Так, если стандартные солнечные паруса используют давление солнечного света, то данное устройство, предлагаемое группой инженеров, — молекулы, которые испаряются с поверхности под действием тепла, это якобы и создает тягу.
Но дополнительный разгон все же потребуется — в этом поможет гравитация Юпитера, которую зонд под солнечным парусом использует как «рогатку». Плюсы этого метода — в отсутствии затрат топлива. Более того, по оценке инженеров, достичь Седны таким способом удастся даже быстрее, чем первым, — за семь лет вместо десяти, которые потребуются аппарату с термоядерным двигателем.
Впрочем, есть важное обстоятельство. Мощности солнечного паруса не хватит для того, чтобы затормозить и выйти на орбиту вокруг Седны. Поэтому при таком варианте ученым остается надеяться только на пролет мимо объекта. Между тем аппарату с двигателем прямого термоядерного синтеза удастся выполнить такой маневр, чтобы детально изучить космическое тело. В любом случае оба этих варианта пока остаются концепциями — до их реализации еще далеко, но время до 2037 года еще есть.
Самое популярное
