Морской владыка на прицеле: Миссия к Нептуну

После впечатляющего броска " Кассини" к Сатурну и планирующейся не позднее 2012 года экспедиции JIMO в систему лун Юпитера американские ученые и инженеры уже строят планы дальнейшего развития космической программы.

Через тридцать лет, как ожидается, к Нептуну и его спутникам отправится аппарат с ядерным двигателем. Целью этой миссии станет подробное исследование самого дальнего газового гиганта Солнечной системы. Ученые надеются, что таким образом удастся лучше понять процесс формирования планет Солнечной системы и основные принципы образования звездных систем вообще.

Финансируемый NASA проект, который создают специалисты космического подразделения компании Boeing, рассчитан на тщательную проработку в течение года. Эту одну из пятнадцати "Миссий будущего", планирующуюся в рамках развития американской долгосрочной программы исследования космоса, радиоинженер Пол Стеффс из Политехнического института Джорджии называет "самой дальней космической одиссеей".

О Юпитере и Сатурне, как уже говорилось выше, к 2012 году исследователи NASA будут уже знать предостаточно. А вот об их собратьях - "ледяных субгигантах" Уране и Нептуне - известно крайне мало.

"По причине того, что эти две планеты расположены далеко, и Уран, и Нептун обязаны хранить тайны первобытной Солнечной системы - выражаясь языком Карла Сагана, содержать в себе часть "солнечного вещества", звездно-пылевой туманности, из которой сформировались все планеты, - говорит Стеффс. - Нептун в этом отношении - самая "неразбавленная" планета. На нее слабо воздействовало солнечное вещество, ей реже доводилось сталкиваться с кометами и астероидами".

Строение Нептуна также должно сильно отличаться от юпитерианского или сатурнианского по причине более низкой температуры поверхности этого небесного тела. Исследовательский зонд отправится в систему Нептуна, как ожидается, в 2016-2018 годах и прибудет к месту назначения приблизительно в 2035 году.

Немалый интерес для организаторов экспедиции представляют и спутники Нептуна, в особенности Тритон, который, по мнению планетологов, является захваченным планетой телом из пояса Койпера, состоящего из ледяных глыб и планетоидов диаметром до 1000 километров, которые обращаются по сильно вытянутым орбитам на периферии Солнечной системы. Основываясь на имеющихся данных, ученые сделали вывод о том, что Тритон сформировался не из вещества самого Нептуна, как большинство лун в нашей звездной системе.

"Тритон родился где-то в глубоком космосе, - уверен Стеффс. - Он даже не родственник Нептуну, а пасынок. Мы считаем, что объекты из пояса Койпера, вроде Тритона, сыграли важную роль в образовании и развитии Солнечной системы, поэтому познакомиться с Тритоном поближе невероятно важно".

Несмотря на множество технических трудностей (сложнейший дизайн посадочных модулей, проблемы дальней космической связи и необходимость разработки сверхнадежных бортовых приборов), команда специалистов, занимающаяся проектом исследования Нептуна, уже разработала первоначальный план миссии.

План экспедиции основывается на том условии, что к моменту ее старта в распоряжении инженеров уже появится разрабатывающийся сейчас под эгидой NASA ядерный двигатель (проект "Прометей"). Аппарат для исследования Нептуна будет выведен на околоземную орбиту обычным химическим ракетоносителем, а затем зонд отправится к точке своего назначения, задействовав двигательную установку на основе небольшого ядерного реактора (подобного тем, что используются на атомных субмаринах). В движение автоматическую станцию будет приводить выбрасываемый поток ионов.

Вид Нептуна с Тритона

Из-за массы оборудования, которое корабль с ядерным двигателем способен нести на борту и снабжать необходимой энергией, экспедиция к Нептуну представляется ученым чрезвычайно многообещающей.

Аппарат будет, предположительно, состоять из орбитального модуля, оснащенного приборами, локаторами и датчиками, и трех автоматических зондов для взятия проб нептунианской атмосферы. Особое внимание, по мнению ученых, надо будет уделить сбору всех необходимых данных о составе атмосферы Нептуна, количеству водорода и ключевых изотопов в ней, а также подробной информации о гравитации и магнитосфере ледяного субгиганта. На борту автоматической станции также предусмотрены два посадочных модуля для исследования Тритона, которые займутся добычей информации о составе атмосферы и грунта спутника и изучением имеющихся на Тритоне гейзеров.

Три атмосферных зонда будут сброшены на Нептун на различных широтах планеты - в экваториальной зоне, умеренной зоне и приполярной области. Сейчас специалисты уже решают непростую задачу по обеспечению надежной связи с атмосферными зондами, которым предстоит работать в непрозрачной для радиоволн нептунианской атмосфере. Как утверждает Стеффс, лаборатория под его руководством уже подыскала решение этой проблемы.

Тем временем, члены команды, работающей над проектом, еще не пришли к единому мнению в отношении того, насколько глубоко следует забрасывать зонды в атмосферу Нептуна, чтобы получить существенные научные данные. "Если остановиться на достаточной низкой частоте радиосигналов, можно будет спуститься до уровня с давлением порядка 500-1000 атмосфер, что составляет чуть более 527 килограммов на квадратный сантиметр, - поясняет Стеффс. - Такое давление сходно с тем, что испытывает корпус подводной лодки в океанской пучине".

Но в действительности, это лишь запас прочности. Скорее всего, опускать зонды на такую глубину не потребуется. Как рассчитывают участники проекта, всю необходимую информацию можно получить и на глубине в 100 атмосфер (около 105 кг/см²).