Аэроторможение обычно используется для замедления космических кораблей, когда они достигают различных планетных систем. Для этого требуется, чтобы космический корабль погрузился в атмосферу небесного тела планетной системы, такого как Луна или сама планета, и использовал сопротивление этой атмосферы, чтобы снизить часть своей скорости. Это замедление позволило бы ему выйти на орбиту планетной системы без дополнительного топлива, необходимого для выполнения маневров в полете с двигателем, тем самым снизив вес миссии и снизив ее стоимость.
К сожалению, сказать, что орбитальная динамика такого маневра сложна, значит ничего не сказать. Но в конечном счете, чтобы аэроторможение было жизнеспособным, кто-то должен посчитать. И это именно то, что Джейкоб Брисби и Джеймс Лайн, аспирант и профессор Университета Теннесси в Ноксвилле, сделали для одной из наименее посещаемых планетных систем Солнечной системы – Нептуна.
Из 14 спутников Нептуна исследователи выбрали самый крупный, Тритон, в качестве цели для аэродинамического торможения. Согласно недавней статье, которую они опубликовали на arXiv (которая, как и все статьи по arXiv, еще не прошла рецензирование), их вдохновила работа, в которой использовалась атмосфера Титана для аэроторможения космического корабля в системе Сатурна, которая была сделана еще раньше. в 90-е годы.
Хотя у Тритона есть атмосфера, и, несмотря на то, что это Луна со второй по плотности атмосферой, она на четыре величины менее плотна, чем у Титана, чья атмосфера даже толще земной. У Тритона есть явное преимущество в плане использования аэродинамического торможения – он находится на ретроградной орбите вокруг Нептуна, что позволяет скорости космического корабля быстро снижаться, экономя еще больше топлива.
Большая часть предварительной математической работы была представлена в предыдущих статьях этой пары, а в этой новой статье основное внимание уделялось использованию конкретной, проверенной в полете технологии аэроторможения в рамках разработки миссии. Система, известная как «Летные испытания надувного замедлителя на низкой околоземной орбите» (LOFTID), выглядит как гигантский тепловой экран, прикрепленный к передней кромке космического корабля. В прошлом году он прошел успешные летные испытания, и подробности этих летных испытаний легли в основу расчетов в новой статье.
Полученная математика хорошо описана в статье, но ее можно резюмировать относительно просто. Можно использовать технологию аэроторможения LOFTID, чтобы использовать относительно разреженную атмосферу Тритона для замедления миссии до точки, когда она выйдет на орбиту вокруг Нептуна.
Поскольку ни один космический корабль до сих пор не выходил на орбиту Нептуна, это само по себе было бы технологическим достижением, достойным признания. Но здесь есть некоторые оговорки. Во-первых, путешествие к самой далекой планете заняло бы примерно 15 лет. Во-вторых, ему придется занять определенный угол в системе, чтобы полностью использовать ретроградный аспект орбиты Тритона. В-третьих, перед миссией необходимо будет разработать какую-то технологию отделения, которая не была частью первоначальной демонстрации технологий LOFTID.
В документе не упоминается, для какой конкретной миссии эта идея была бы полезна, а краткий поиск в Интернете показывает, что на момент написания не запланировано никаких подтвержденных миссий на Нептун, за возможным исключением китайской миссии, которую предстоит запустить. Следующий год. Это оставляет г-ну Брисби и д-ру Лайн достаточно времени для продолжения разработки своей идеи использования одного из самых интригующих спутников Солнечной системы, чтобы сэкономить значительные деньги.
Узнать больше:
Brisby & Lyne — аэрогравитационная система Triton с использованием проверенного в полете надувного аэротормоза для захвата орбиты Нептуна
UT – Прибытие Тритона стало хаосом для остальных спутников Нептуна
UT – Аппарат New Horizons обнаружил спутник Нептуна Тритон
UT – НАСА хочет отправить недорогую миссию для исследования спутника Нептуна Тритона
Ведущее изображение:
Художественное изображение процесса аэродинамического торможения марсианского разведывательного орбитального аппарата.
Кредит – НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех.
