Исследователи предложили новую идею по более эффективному достижению орбиты Нептуна: использовать тонкую атмосферу Тритона, самой крупной луны Нептуна, для захвата орбитального аппарата.
Единственный зонд, который посетил Нептун, был Voyager 2, который провёл всего несколько минут вблизи этой планеты во время исторического полёта по внешней части Солнечной системы в 1980-х годах.
Прошло более 40 лет с момента этой миссии. И хотя космические агентства по всему миру разработали десятки зондов, посадочных аппаратов и роверов за последние десятилетия, ни один из них не посетил самую отдалённую планету Солнечной системы.
Планетологи давно интересуются возвращением к Нептуну, но он находится настолько далеко, что миссия зонда или посадочного аппарата практически невозможна. Нептун настолько далеко, что трудно представить: он находится примерно в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля. Юпитер находится всего в пять раз дальше от Солнца, чем Земля. Орбитеру потребуется годы, чтобы достичь Юпитера, а Нептун находится в пять раз дальше. Зонд Voyager 2 затратил 12 лет на достижение Нептуна, пролетев мимо без остановки.
New Horizons пролетел мимо Нептуна и его луны Тритон в 2014 году на расстоянии около 3,96 миллиарда километров, также без остановки. Размещение зонда на орбите вокруг планеты — совсем другой объём и формат данных и до сих пор невозможен с использованием существующих технологий.
Одной из проблем возвращения к Нептуну является то, что кратковременное посещение, сосредоточенное исключительно на этой планете, не предоставит значительных результатов. Без удачного сочетания условий, сложившихся для миссий в 1970-х и 1980-х годах, пришлось бы потратить ещё больше топлива, чтобы отправить зонд в том направлении, без надежды получить даже столько же научной информации, как десятилетия назад.
Логическим следующим шагом после успешной облётной миссии является орбитер, но из-за колоссального расстояния до Нептуна, перед такой миссией стоят серьёзные препятствия. До сих пор нет способа доставить достаточно крупный зонд в систему Нептуна, снабдив аппарат достаточным количеством топлива, чтобы он замедлился и сделал всё это в относительно короткое время.
Тем не менее, исследователи предложили идею, как преодолеть эти преграды: использовать тонкую атмосферу Тритона, самой крупной луны Нептуна, чтобы захватить зонд.
В статье исследователи указывают на то, что в 2022 году NASA успешно завершило испытания LOFTID на низкой околоземной орбите. Целью этой программы было разработать надувной щит, чтобы защитить зонд при спуске через атмосферу Земли и снизить скорость так, чтобы он не разбился при посадке.
Исследователи предложили направить будущий орбитер Нептуна к Тритону и использовать подобное LOFTID устройство, для замедления зонда. Они обнаружили, что атмосфера Тритона, несмотря на то, что лишь на доли приближается к показателям давления воздуха атмосферы Земли, может довольно эффективно замедлить космический аппарат и позволить ему быть захваченным притяжением Нептуна. Кроме того, учёные смогут изменять угол зонда, чтобы настроить его ориентацию и точно задать траекторию для достижения идеальной орбиты.
Учёные рассчитали, что для реализации плана необходимо опустить зонд всего на 10 километров над поверхностью Тритона. Благодаря отсутствию высоких горных массивов на Тритоне (самые высокие известные пики едва превышают один километр), риск катастрофического столкновения с поверхностью практически отсутствует.
Подобные идеи уже были предложены для миссий орбитеров вокруг Сатурна с использованием его луны Титана, но у Титана атмосфера намного плотнее, что делает задачу гораздо проще. Несмотря на то, что атмосфера Тритона очень тонкая, он находится относительно далеко от Нептуна, что означает, что космический аппарат не будет двигаться так быстро и ему не понадобится сильно замедлять свою скорость, чтобы быть захваченным гравитацией планеты.
Исследователи оценивают, что, используя эту технику, миссия к Нептуну может занять всего 15 лет, что гораздо меньше, чем проекты других миссий. В таком подходе есть ещё один бонус: это позволит подробно изучить Тритон, который является одним из самых малоизученных объектов в Солнечной системе и, по распространённой версии, это — захваченный Нептуном объект из пояса Койпера. Учёные смогли бы рассмотреть спутник с высоты всего нескольких километров над поверхностью и получить дополнительные научные данные.