Подорож до холодного й дивовижного місяця

2623
Вояджер 2 зафільмував Тритон на фоні Нептуна. Місія Trident (з англ. «Тризуб») зможе спостерігати Тритон у сонячному та відбитому від Нептуна світлі. Джерело: NASA/JPL-Caltech/Jason Major

В серпні 1989 року, знімкам з Вояджера 2 знадобилося чотири години й шість секунд, щоб від Нептуна досягти Землі. Вони відкрили вченим дещо неочікуване. Тритон, великий місяць Нептуна, який обертається навколо свого газового гіганта в напрямку протилежному, відносно більшості супутників Сонячної системи, на знімках мав на своїй холодній крижаній поверхні якісь темні плями. Планетологи збільшили й обробили їх, і виявили щось схоже на шлейфи газу, які здіймаються з місяця, а коли потрапляють у верхні шари атмосфери, то під дією атмосферних потоків повертають вбік на 90 градусів. Тритон, який за всіма параметрами мав би бути холодною, мертвою крижаною кулею на краю Сонячної системи, був активним, набагато активнішим, ніж будь-хто міг собі уявити.

Відтоді минуло вже понад три десятиліття. У 2019 році група планетологів запропонувала відправити туди місію, сподіваючись розкрити таємниці Тритона і, можливо, перевернути наше уявлення щодо умов, де може існувати життя у Всесвіті. Пропозицію не підтримали у 2021 році, але концепт цієї місії включає все необхідне для наукових досліджень, які нам лише належить провести на холодних окрайках нашої Сонячної системи, а також дає уявлення про те, як потрібно проєктувати бюджетні місії у зовнішні області Сонячної системи.

Утворення гейзерів на Тритоні має два теоретичні обґрунтування. Одна теорія полягає в тому, що сонячне світло проникає крізь прозорий лід і нагріває речовину під ним, що спричиняє кріовулканічний вибух. Інша теорія полягає в тому, що Тритон може мати океан під льодом, а звідти тепла вода проривається у вигляді гейзерів. Крім того, Тритон має насичену іоносферу. Пояснити її формування вчені поки не можуть. Джерело: команда Trident

Місяць хаосу

23 вересня 1846 року Йоганн Ґалле відкрив Нептун, а його найбільший супутник Тритон трохи більше ніж через два тижні помітив англійський астроном Вільям Ласселл. Він дійшов висновку, що Тритон обертається в напрямку, протилежному обертанню Нептуна, і це єдиний великий супутник у Сонячній системі, який рухається таким чином. Це відкриття дало підстави припускати, що Тритон може бути захопленим об’єктом, який утворився у поясі Койпера – навколозоряному диску в зовнішній Сонячній системі, який починається від орбіти Нептуна (приблизно 30 а.о.) і закінчується на відстані 50 а.о. від Сонця. Одиниця вимірювання а.о., тобто астрономічна одиниця – відстань від Сонця до Землі, отже Пояс Койпера розташований досить далеко. Наприклад, Плутон є об’єктом поясу Койпера, і майже напевно Тритон також колись був його частиною.

Концепт цієї місії включає все необхідне для наукових досліджень, які нам лише належить провести на холодних окрайках нашої Сонячної системи, а також дає уявлення про те, як потрібно проєктувати бюджетні місії у зовнішні області Сонячної системи.

Якщо Нептун дійсно захопив Тритон, то внаслідок цього процесу останній мав би суттєво нагрітися. Також нахил орбіти Тритона сильно відрізняється від екваторіальної площини Нептуна, чого, за припущеннями деяких вчених, достатньо аби підтримувати існування підповерхневого океану на льодяному місяці. А ще в 1989 році цього ніхто не міг навіть уявити.

Вояджер 2 пролетів повз Тритон через 143 роки після його відкриття, але виявив дуже мало кратерів, що свідчить про відносну молодість поверхні Тритона: можливо, 50 мільйонів років або навіть менше ніж 10 мільйонів років. Це відкриття зацікавило вчених, а також стало передвісником прольоту Нових Горизонтів повз Плутон у 2015 році. Тоді апарат також виявив напрочуд молоду поверхню, як для крижаного світу в зовнішній частині Сонячної системи. Вояджер зафіксував, що поверхня Тритона динамічна, на ній відбуваються різні процеси, зокрема вулканізм, тектонічні рухи та сублімація (випаровування з поверхні льоду). Відкриття Вояджера вразили вчених, адже поверхня Тритона виявилася дуже різноманітною, з кількома різними типами рельєфу, насамперед там виділяється «канталуповий» тип, який складає більшу частину його поверхні – названий через схожість з формою шкуринки канталупи (мускусної дині).

Дивовижні шлейфи, які знайшов Вояджер, розташовані на багатій на летючі речовини південній полярній області. Згідно із загальновизнаною теорією, вони виникли внаслідок вибухового викиду темного матеріалу з-під прозорого льоду, але досі немає консенсусу щодо конкретної причини цього явища. Перша теорія полягала в тому, що це був процес типу «solid-state» (прим. перек.: «твердотільний» процес, коли матеріал не плавиться, а змінюється під дією інших сил. Прикладом такого процесу є лазерне зварювання). На Титані цей процес міг відбуватися під впливом сонячних променів, які нагрівали матеріал під льодом, перетворюючи його на газ, який розширювався та створював тиск, аж поки не проривав льодяний покрив. Однак у новішій теорії припускається, що Тритон може приховувати підземний океан, подібний до того, що є на Енцеладі, супутнику Сатурна, а отже на ньому можуть іти схожі процеси кріовулканізма. Якщо це дійсно так, то наші пріоритети в пошуку життя у Всесвіті можуть докорінно змінитися.

Такі різні характеристики місяця вказують на те, що Тритон належить до трьох різних груп: об’єктів поясу Койпера, таких як Плутон, океанічних світів, таких як Ганімед, Титан, Європа та Енцелад, і плюмових (шлейфових) світів, таких як Європа та Енцелад. Тритон, який належить відразу до всіх груп може стати величезною лабораторією для збору безлічі корисної інформації. Крім того, є ще одна характерна відмінність Тритона, яка робить його таким цікавим і незвичним: він має напрочуд активну іоносферу. Нагадаємо, що це лише місяць, які ми зазвичай вважаємо завмерлими, буденними й нецікавими, але Тритон кидає виклик передчасним очікуванням. Вчені хочуть розгадати його таємниці, і кілька років тому вони запропонували місію Trident, щоб дослідити Тритон.

Джерело: команда Trident

Команда розробників запропонувала стандартний набір приладів для космічного апарату. На відміну від приладів, використаних у місії Нові Горизонти, вони не мають працювати на низькій потужності під час зближення з небесним тілом. Натомість на космічний апарат мали встановити акумулятори, які б заряджалися від РТГів (радіоізотопних термоелектричних генераторів). Завдяки такому підходу можна було б встановити дешевші прилади порівняно з тими, які використали на Нових Горизонтах.

Крихітний апарат і його велика подорож

«Концепція Trident фактично з’явилася після дводенного засідання проєктної групи у 2017 році, яке відбулося незадовго до фіналу місії Кассіні», – розповідає Карл Мітчелл, співробітник Лабораторії реактивного руху (JPL) і науковий спеціаліст проєктної групи, яка займалася розробкою апарату Trident. «На запит Брента Шервуда і Кіма Ре, керівників програми JPL Discovery (з англ. «Вікриття»), команда вчених та інженерів зустрілася, щоб визначитися з питанням: Які нові концепції місій можна було б реалізувати, якби наступний конкурс Discovery передбачав опцію з встановленням на апарат РТГів?».

РТГ, або радіоізотопний термоелектричний генератор – це, по суті, «атомна батарейка», що живиться від плутонію-238, рідкісного ізотопу, який не використовується для виготовлення бомб, але дуже зручний тим, що виділяє значну кількість тепла, яке можна перетворити на електричну енергію. РТГи можуть генерувати енергію, коли сонячне світло надто слабке для сонячних панелей, або коли умови місії не передбачають використання сонячних панелей. Марсоходи Perseverance і Curiosity використовують багатоцільовий радіоізотопний термоелектричний генератор (MMRTG). Кассіні використовувала РТГ на Сатурні, а Новим горизонтам потрібен такий генератор для роботи неподалік Плутона.

Луїза Проктер розповіла, що спочатку місію не мали називати «Trident», «але через проблеми з авторськими правами ми відмовилися від назви Проєкт Хот (Project Hoth)».

В JPL розмірковували, як можна використати РТГ на менших місіях. «У JPL часто організовують такі мозкові штурми, – пояснив Мітчелл, і мені пощастило стати одним з тих, кого вони регулярно на них запрошують. Зазвичай вони проходять дуже весело і ми відразу, по гарячих слідах, проєктуємо щось оригінальне. Очевидно, що ми в першу чергу розглядали віддалені або затінені області Сонячної системи, де світло надто слабке. Кілька учасників, зокрема і я, запропонували місію до Тритона. Ідея виявилася доволі цікавою, оскільки через свою віддаленість від Землі багато хто вважає Тритон обділеним увагою, хоча Вояджер 2 показав, наскільки це дивовижний світ.»

Надалі Мітчелл вирішив співпрацювати з Біллом Смайтом, який має багатий досвід у поєднанні науки та інженерії в проєктуванні місій. Також Смайт був одним з учасників A-Team. «Незалежно від нас, Нітін Арора, фахівець з планування траєкторій, розрахував сприятливу траєкторію, тож принаймні ми знали, що опція польоту до Тритона взагалі можлива», – підсумовує Мітчелл. До команди доєдналися нові фахівці, які займалися підбором наукових цілей. Потім вони представили концепцію внутрішній експертній групі JPL і отримали дозвіл на продовження роботи. Вони залучили більше людей, зокрема Кенді Хансен, яка працювала з місією Вояджер 2 і також над попередньою ітерацією місії Нептун-Тритон. Зрештою команда вирішила, що їм потрібен науковий керівник, який очолить усю роботу, і Мітчелл звернувся до Луїзи Проктер.

На той час Проктер обіймала посаду директора Місячного-планетарного інституту (LPI), який знаходиться неподалік Космічного центру NASA ім. Джонсона в Техасі. LPI був створений наприкінці 1960-х років для дослідження зразків з Аполлонів. Проктер – планетарна геологиня і вже має досвід роботи в кількох космічних місіях, останньою з яких був космічний апарат MESSENGER, який працював на орбіті Меркурія з 2011 по 2015 рік. Вона також залучена до місії Europa Clipper.

Вчена пригадує, як її запитали, чи хотіла б вона попрацювати над проєктом Trident. «Я одразу ж відповіла так», – розповідає Проктер, – «оскільки Тритон – це дуже цікавий місяць, а сама концепція була дуже оригінальною й сміливою. Незабаром мене запитали, чи не хотіла б я стати керівницею місії, і я вхопилася за цю можливість.» Проктер також додала, що спочатку місію не мали називати «Trident», «але через проблеми з авторськими правами ми відмовилися від назви Проєкт Хот (Project Hoth)».

Проктер наголосила, що Тритон надзвичайно цікаве небесне тіло. «Тритон насправді виділяється з одноманітних крижаних світів, але наразі людство володіє обмеженою інформацією про нього. Вояджер зафіксував дивні і дуже активні геологічні процеси, надзвичайно молоду і нестабільну поверхню. Там тривають виверження шлейфів, формуються атмосферні хмари і тумани, а іоносфера на диво активна», – підкреслила науковиця.

Вона додала, що за 30 років, які минули з часу прольоту Вояджера, завдяки наземним оптичним спостереженням ми дещо розширили наші знання про місяць. «Атмосфера динамічна, і на поверхні можуть відбуватися певні процеси, пов’язані з обміном речовин між поверхнею та атмосферою. Симуляція захоплення Тритона та його орбітальної еволюції свідчить, що Тритон, ймовірно, має рідкий океан, який повністю не замерзає завдяки процесам припливів і відпливів, відмінним від тих, що зафіксовані на інших крижаних супутниках, таких як Європа та Ганімед», – пояснює вчена. «Якщо на Тритоні є океан, це змінить наші уявлення про те, які умови потрібні для формування потенційно придатного для життя світу». До того ж лише 40% поверхні вдалося відзняти з достатньою роздільною здатністю, щоб розпізнати геологічні структури, «тож ціла півкуля ще чекає на свій час».

Кенді Гансен вважає себе «ветеранкою» Вояджера в команді Trident. «Я була у команді, яка супроводжувала перший проліт Вояджера повз Нептун, як представниця наукової команди у JPL в групі з обробки зображень», – згадує вчена. Дослідницька група, яка займалася обробкою зображень була розкидана по всій країні, наприклад, в Геологічній службі США у Флагстаффі, штат Аризона, і в різних університетах.

«У ті майже доінтернетні часи я відповідала за щоденне відстоювання їхніх ідей у всьому – від проєктування камер спостереження та формування команд і до обробки зображень для пресрелізів та публікацій», – згадує вона. «У той час я працювала над докторською дисертацією, і зрештою використала зображення Тритона, отримані Вояджером, для своєї роботи. Я моделювала сезонні процеси на Тритоні на прикладі фенів на його поверхні – ймовірно, від минулих шлейфів, з яких ми могли дізнатися більше про атмосферні умови».

Зараз це може здатися дивним, але до Вояджера Сонячна система виглядала набагато простіше, адже ми знали про неї дуже мало і робили обмежені припущення, які ґрунтуються на обмежених даних, наприклад, таким припущенням було, що маленькі холодні планетарні тіла мають мати стару поверхню й взагалі бути застиглими. «Я працювала з фотокомандою Вояджера від самого початку запуску і протягом усіх прольотів, – згадує Хансен. «Надзвичайна строкатість нашої Сонячної системи була уроком, який ми проходили знову і знову». Результатом двох місій Вояджера стало багато статей, дисертацій і книг, і у багатьох вчених з’явилися улюблені планети, кільця або супутники, які зачарували їх після того, як Вояджери відкрили деякі з їхніх таємниць.

Тритон став своєрідною музою Хансена: «Тритон має власну унікальну геологію, яка мене захоплює, ми не знаємо, як розподілений лід на його поверхні. Я дуже хочу це побачити, особливо цікаво спостерігати за сезонними змінами! Що обумовлює активність цих шлейфів? Як кольори корелюють зі складом речовин на поверхні? Який атмосферний тиск, і ще безліч подібних питань.» Хансен, який зараз обіймає посаду старшого наукового співробітника Інституту планетарних наук, вважає, що «Trident здатен знайти відповіді на ці питання. Вояджер дав нам знімки своєї епохи. Настав час для Trident зробити ще декілька знімків десятиліття потому, і мені дуже цікаво, які відмінності між ними ми знайдемо».

Пропонована місія Trident до супутника Нептуна Тритона мала б летіти незвичною «балістичною траєкторією», яка вимагає мінімальних витрат палива на корекції курсу. Джерело: команда Trident

Тернистий шлях

Команда поставила перед собою завдання отримати наукові дані з Тритона у «прийнятні терміни». Планувалося, що космічний апарат запустять у 2025 році й у 2038 році він досягне Тритона. Trident мав летіти унікальною траєкторією, вперше запропонованою Нітіном Аророю. Згідно з нею, Trident пролітає повз Венеру, використовуючи свою габаритну антену як тепловий екран, а потім двічі пролітає повз Землю, після чого у 2032 році минає Юпітер, викривляючи свою орбіту і нарешті наближається до Нептуна. Команда назвала цю траєкторію «балістичною», оскільки для неї майже не потрібне додаткове паливо після виходу з-під земного тяжіння. Космічний апарат мав важити 1095 кілограмів плюс 134 кілограми гідразину. Для порівняння, Вояджер 2 важив 825 кг, а Нові горизонти – 478 кг. Trident значно важчий, адже на нього вирішили встановити багато акумуляторів, які будуть заряджатися від РТГів.

Якби місію затвердили і запустили у 2025 році, до 2038 року Trident пройшов би на відстані у 500 кілометрів від Тритона, тобто в області розрідженої атмосфери місяця. Для порівняння, Нові Горизонти пролетіли повз Плутон на відстані 12 500 кілометрів.

Подорожі до далеких планет ніколи не бувають швидкими, адже подолати мільйони миль виклик на роки. Тому команда Trident запросила до участі безліч досвідчених працівників, щоб старші члени команди, які мають набагато більший досвід польотів, могли навчати й передавати свій досвід молодшим членам команди. Так у час Х, коли у 2038 році Trident досягне Тритона, на Землі буде працювати підготовлена команда. Проктер зазначила, що її заступниця, Карлі Хауетт, значно молодша за неї, але володіє безліччю навичок, і саме вона продовжить цю роботу, якщо Проктер буде не в змозі залишатися на посаді головного дослідника.

Космічний апарат буде працювати в сплячому режимі впродовж більшої частини довгої подорожі, а команда вчених в цей час працюватиме над іншими проєктами, але не припинятиме підготовку і продовжить шукати додаткові відомості про Тритон з даних Вояджера, наземних спостережень і моделювань. Крім того, вчені хочуть провести калібрування приладів у польоті, коли космічний апарат буде летіти повз інші небесні тіла, зокрема Юпітер, Іо, Венеру, а також апарат має спостерігати за певними зірками, щоб підтвердити правильність траєкторії.

До переліку інструментів, які запропонували встановити на Trident, був і магнітометр для виявлення підповерхневих океанів. На апарат також мали встановити інфрачервону спектральну і вузькокутну камеру. Крім того, Trident мав оснащуватись ширококутною камерою для спостереження за затемненнями, а також плазмовим аналізатором і спектрометром. Насамкінець, на нього мали поставити радіоапаратуру для дослідження гравітації і атмосферного затінення.

Якби місію затвердили й запустили у 2025 році, до 2038 року Trident пройшов би на відстані у 500 кілометрів від Тритона, тобто в області розрідженої атмосфери місяця. Для порівняння, Нові горизонти пролетіли повз Плутон на відстані 12 500 кілометрів. Такий близький проліт дозволив би Trident отримати якісні знімки поверхні, дослідити іоносферу за допомогою плазмового спектрометра і зрештою він мав наблизитись на відстань достатню для проведення точних вимірювань магнітної індукції, за якою можна було б підтвердити існування підповерхневого океану. Крім того, апарат мав потрапити в період повного затемнення, коли ми могли б спостерігати атмосферні затінення Тритона та Нептуна.

У проєкті апарату інженери пропонували встановити потужну бортову пам’ять, так що нам вистачило навіть одного прольоту вздовж орбіти Тритона, щоб майже повністю картографувати весь місяць. Після прольоту повз Тритон Trident мав сфотографувати місяць у світлі, відбитому від блакитної атмосфери Нептуна, так би мовити, в «нептуновому світлі».

Прибувши до Тритона у 2038 році, Trident мав встигнути у вузьке вікно спостережень, коли вчені могли б проаналізувати зміни в активності шлейфів і поверхневих параметрах Тритона відтоді, як Вояджер 2 востаннє сфотографував його у 1989 році. Якщо апарат прибуде пізніше, Сонце буде розташоване далі на північ від Тритона, через що частина шлейфів опиниться в сутінках, а крайню південну область вже не буде видно. Проктер пояснила, що «у виборі часу прольоту для команди головним було зловити момент, коли Сонце буде світити прямо на південну азотно-крижану шапку, щоб перевірити сублімаційну модель», яка допускає, що шлейфи з’являються під дією сонячного світла, що проходить крізь азотний лід і нагріває матеріал під ним. «Поблизу екватора можуть з’явитися нові шлейфи, які ми чітко побачимо під сонячним світлом, але якщо шлейфи зупинять свою активність в області азотної шапки, це буде яскравим свідченням їхньої кріовулканічної, а не сублімаційної природи».

Незалежно від того, яка з цих теорій виявиться вірною, якщо ми врешті-решт зрозуміємо, як на Тритоні утворилися шлейфи, це матиме значний науковий вплив. Якщо шлейфи виникають внаслідок «твердотілого» процесу нагрівання матеріалу під льодом, то це явище було б унікальним, але зовсім не цікавим. Однак, якщо Тритон дійсно має внутрішній океан, і якщо гейзери є наочним свідчення циркуляції вуглеводнів у цьому океані, то Тритон теоретично можна було б вважати світом, придатним до життя. Таким чином, ми можемо значно розширити зону можливого існування придатних до життя світів навколо інших зірок.

Згідно з нашим нинішнім визначенням придатних до життя світів, вони повинні знаходитися в зоні Золотоволоски (названа, як метафора до сюжету казки), тобто досить близько до зірки, щоб вода могла існувати в рідкій формі, або, як Європа, обертатися навколо великої планети, яка може створювати приливний нагрів. Тритон також знаходиться поблизу великої планети, маса якої здатна викликати приливне нагрівання, але Тритон водночас є захопленим об’єктом поясу Койпера, а це означає, що він мігрував з холодної темної області, потрапив до гравітаційної пастки Нептуна, розігрівся і тепер, можливо, став достатньо гарячим, щоб там існувало життя. Можливо, Тритон активний не лише в іоносферному та геологічному плані, але й в інших аспектах. Цілком можливо, що у величезному океані під товщею льоду плавають живі істоти. Не можна виключати, що те ж саме відбувається і в інших світах нашої галактики, далеких від тамтешніх зірок. Можливо, саме Trident проллє світло на загадки цього дивовижного світу.

Зазвичай нові місії прагнуть досягти своїх наукових цілей нестандартними методами, а їх розробники  мають переконати комісію в стовідсотковому успіху. Для пошуку океану під льодом заведено використовувати магнітометрію, але досі цей метод вимагав кількох обертів або прольотів повз планетарне тіло. Команда Trident запропонувала спосіб, як знайти океан Тритона завдяки всього одному прольоту, що Проктер вже охрестила «новою і сміливою ідеєю». Але цю ідею сприйняли зовсім не однозначно, хоча варто сказати, що вчена була до цього готова. «У науковій спільноті є люди, які не вірять, що це можливо, або вважають, що іоносфера Тритона заблокує будь-який сигнал з океану. Ми провели масштабне моделювання, щоб показати, що зможемо розпізнати будь-який підводний океан, який має достатню глибину і солоність, але іноді такі ідеї потребують кількох років, щоб визріти в науковій літературі, і щоб люди провели своє моделювання, яке б підтвердило, що це можливо», – пояснює науковиця.

Магнітометри можуть визначати, чи приховують крижані світи під своєю кригою неосяжні океани. Команда Trident зробила новаторську пропозицію застосувати цей метод протягом лише одного прольоту, долаючи інтенсивну іоносферу Тритона. Джерело: команда Trident

Досліджуємо зовнішні планети з обмеженим бюджетом

У лютому 2019 року NASA відібрало проєкт Trident та три інші заявки по програми Discovery для подальшого ознайомлення, з наміром зрештою обрати дві місії на початку 2021 року. Вартість місій програми Discovery обмежена 500 мільйонами доларів, без урахування вартості ракети-носія, операційних витрат та наукового аналізу. Якби обрали Trident, то команда мала б чотири роки на створення і запуск космічного апарату у 2025 році, хоча за необхідності його можна запустити й у 2026. Однак навіть такий графік був доволі щільним, а нещодавні проблеми, що виникли в JPL, змушують сумніватися в тому, що в нього можна було вкластися без істотних зусиль персоналу.

Хоча балістична траєкторія була, мабуть, найхитрішим трюком розробників місії, який вплинув на її вартість, був ще один, пов’язаний з тим, як Trident буде використовувати свою енергію.

Побудувати апарат для дослідження зовнішніх планет менш ніж за 500 мільйонів доларів – напрочуд амбітна мета, адже політ космічного апарату до зовнішніх планет зазвичай обходиться набагато дорожче. Мітчелл погоджується, що головним викликом при відборі було переконати фахівців у тому, що вони зможуть реалізувати місію в рамках бюджету, «тим більше, що ми збираємося залетіти набагато далі, ніж будь-яка інша місія за цю ціну», додавши, що Нові горизонти також подолали відстань у 30 а.о., але їм знадобився удвічі більший бюджет.

Команда Trident ретельно підійшла до проєктування, що забезпечило їм ряд переваг, раніше недоступних їхнім конкурентам. Крім того, вони ще мали деякі козирі в рукаві. Проєктувальники місії обрали прилади, які вже використовували раніше і в них не планували додавати жодних нових функцій. Все знайоме та перевірене. Прилади мали монтуватися на корпус космічного апарату, без використання карданних важелів чи сканувальних платформ, які дуже дорогі й створюють додаткові ризики.

Команда також вигідно скористалася деякими змінами в правилах NASA щодо витрат на місії програми Discovery. Операційні та наукові витрати по програмі Discovery, які в документах проходять під назвою «Фаза Е», не входять до бюджетного ліміту місій у відбірковому раунді 2021 року. Отже, 12 років польоту до Тритона не включають до кінцевої вартості місії, навіть якщо політ коштуватиме дорожче, ніж менш тривала місія. Крім того, NASA виділила для місій Discovery до двох РТГ – сучасна версія яких називається MMRTG. Агенція поставила на них цінник у 69 мільйонів доларів, тоді як раніше ціна на ті ж самі РТГ становила 103 мільйони доларів. Якщо відняти цю суму від верхнього ліміту в 500 мільйонів доларів, то у розпорядженні команди Trident залишалося 431 мільйон доларів на спорудження космічного апарату.

Чималу роль у тому, щоб вкластися в бюджет, відіграє вибір конструкції, який тісно пов’язаний з іншими факторами. «Балістична» траєкторія польоту передбачає використання малопотужного рушія, тому конструктори обрали дешевшу і менш ефективну силову установку з невеликим паливним баком. Вона використовує гідразин замість комбінованого палива. Менша маса паливної системи, своєю чергою, зменшила загальну вагу космічного апарату, що дозволило б використати меншу і дешевшу ракету; як відомо, кожен, хто розуміється на космічних апаратах, знає, що маса на вагу золота, буквально.

Хоча балістична траєкторія була, мабуть, найхитрішим трюком розробників місії, який вплинув на її вартість, був ще один, пов’язаний з тим, як Trident буде використовувати свою енергію. Коли Нові горизонти пролітали повз Плутон, всі прилади апарату працювали на дуже низькій потужності від єдиного радіоізотопного термоелектричного генератора. Тому прилади Нових Горизонтів розроблялися під режим роботи з низьким енергоспоживанням, що коштувало чималих грошей. Конструктори місії Trident обрали простіший, грубий підхід: вони оснастили космічний апарат кількома недорогими акумуляторами, які повільно заряджатимуться від двох MMRTG. Під час прольоту Тритона всі прилади мали б працювати від батарей, і їх не довелося спеціально проєктувати під експлуатацію у надекономному режимі, що позитивно вплинуло б на загальні витрати. Звісно, все обладнання буде важким, але вдала траєкторія польоту зробить це менш критичним, ніж для інших місій.

Наукова програма польоту тривала б десять днів і мала б розпочатися з роботи вузькокутової камери та інфрачервоного спектрометра. Решта приладів вмикалися б безпосередньо перед прольотом, а акумулятори б поступово розряджалися під час виконання спостережень, з невеликим підживленням від ММРТГ.

Графік

У червні 2021 року NASA обрало дві місії на Венеру за програмою Discovery – VERITAS і DAVINCI+. Trident і запропонована місія до Іо, супутника Юпітера, не пройшли відбір. На жаль, через особливості розташування Нептуна та його орбіти Trident, щоб виконати свою наукову програму, не міг пропустити вікно запуску у 2025/2026 роках. Якщо колись запропонують нову місію до Тритона, то вона точно матиме інші часові рамки й принципово інші наукові цілі.

Останніми роками планетарна дослідницька програма NASA відчуває серйозний бюджетний та організаційний тиск. Перспективи майбутніх конкуруючих наукових місій поки незрозумілі. Навесні 2022 року вийшов десятирічний огляд планетарної науки, і одним з першочергових пріоритетів стояла флагманська місія до Урана. Уран і Нептун – крижані гіганти, що представляють рівнозначний науковий інтерес, хоча організація систем їх супутників суттєво відрізняється. (Див. «All the myriad worlds», The Space Review, 16 травня 2022 р.) Напевно мине ще багато часу, перш ніж NASA відправить автоматизовану місію до Нептуна і його загадкового та навіть трохи містичного супутника. Однак лише поява проєкту Trident підтверджує, що вже зараз чимало тямущих людей працюють над ідеєю, як туди дістатися.

Дуейн А. Дей
27 лютого 2023 року

Оригінал

5 коментарів

Розгорнути всі

Будь ласка, у свій профіль, щоб коментувати пости, робити закладки та оцінювати інших користувачів. Це займає всього два кліки.

Кві 14, 2023 17:18

На мою думку, рішення NASA про скасування місії Trident було абсолютно доцільним. Адже сподіватися на успіх місії та отримання важливої інформації протягом лише одного прольоту наукового апарату повз супутник – досить авантюристична ідея. Враховуючи одноразовий характер місії та значні витрати не лише на запуск, а й на утримання команди протягом багатьох років подорожі було вирішено спрямувати кошти на вивчення Венери, – нашої сусідки, яка довгий час залишається поза увагою космічних досліджень.
Дякую за переклад.

Кві 15, 2023 21:43

Не можу не погодитися.

Кві 16, 2023 14:57

Потрібен такий апарат як Касіні, щоб працював у системі Нептуна роками, без пролітної траекторії. Але це, мабуть, буде можливим лише для апаратв з ядерною силовою установкою.

Кві 16, 2023 15:15

Це тобі треба будувати великий апарат, який зможе маневрувати між цими об’єктами, бо здалеку там вже немає чого досліджувати. Однак, грошей треба буде багато. Фінансовий менеджмент не таке не погодиться.

Кві 29, 2023 10:18

Ні, потрібен підбір траекторії з розрахунком виходу на орбіту гравітаційним маневром з використанням малого імпульсу двигуном. І тут є проблема – вони вимагають значно довшого часу перельоту.
ЯСУ в нинішніх концепціях є джерелом енергії для іонних двигунів з усіма наявними в них проблемами. Така система не здатна виконувати різкі маневри, що робить вихід на орбіту чого небудь майже неможливим.