Нещодавно НАСА повідомило про успішне завершення випробувань нового двигуна для дослідницького космічного зонда Solar Probe Plus, який вивчатиме близькі околиці Сонця.
Нова твердопаливна рухова установка покликана забезпечити прирощення швидкості космічного апарату, необхідне для виведення сонячного зонда з навколоземної орбіти на траєкторію польоту до нашого світила.
Зонд Solar Probe Plus планується запустити в 2018 році. Після більш ніж семирічного польоту апарат повинен наблизитися до Сонця на безпрецедентно близьку відстань близько 6 млн км, щоб провести безпосередні дослідження нашої зірки і близького навколосовечного простору. При цьому космічний апарат повинен кілька разів пролетіти через зовнішню атмосферу Сонця, (її ще називають сонячною короною), зібравши при цьому дані про процеси, що відбуваються в ній і прискорюють сонячний вітер. Найважливішим науковим завданням експедиції стане дослідження процесів і явищ, що відбуваються на Сонці і поблизу нього, зокрема, нез'ясовних поки температурних аномалій на Сонці, складного механізму впливу цих процесів на нашу планету. Все це дозволить вченим глибше зрозуміти і оцінити сонячно-земні зв'язки, їх безпосередній вплив на процеси, що протікають в її атмосфері, магнітосфері, біосфері нашої планети.
Треба сказати, що реалізація проекту Solar Probe Plus являє собою далеко не просте технічне завдання. Перш за все, перед розробниками стояла проблема, пов'язана з вибором маршруту і траєкторії доставки наукової апаратури в такі близькі околиці Сонця.
Інше пріоритетне і не менш важке завдання пов'язане із забезпеченням працездатності самого зонда в екстремальних умовах поблизу нашої зірки. Адже щоб зблизитися на задану відстань з вогнедишним гігантом, необхідний надійний тепловий захист апарату, його наукового обладнання від спопеляючого спека світила. Тут розробники пов'язують надії з використанням в конструкції космічного апарату нових композиційних вуглецевих матеріалів (зокрема, в конструкції сонячного щита в передній частині апарату), нових систем охолодження та ін.
Все це, як наслідок, веде до додаткового збільшення ваги самого апарату, енергетичних витрат на виведення зонда на траєкторію перельоту і, звичайно ж, вартості всього проекту.
В даний час сформований маршрут майбутньої місії, за яким буде здійснюватися доставка цінного наукового обладнання та приладів у близькі околиці центру нашої сонячної системи.
Тут треба сказати, що доставка зонда по траєкторіях прямого перельоту (за такою траєкторією, наприклад, рухалася до Сонця відома комета ISON) в даний час технічно неможлива. У цьому випадку довелося б погасити занадто високу орбітальну швидкість Землі - майже в 30 км/с, що призвело б до буквально «непідйомної» стартової маси космічного апарату. Так що без використання попутних гравітаційних маневрів при виборі маршруту і траєкторії перельоту до Сонця не обійтися.
Для реалізації місії Solar Probe Plus розробники прийняли один з варіантів маршруту і траєкторії перельоту - з використанням багаторазових гравітаційних маневрів в полі тяжіння Венери і поступовим наближенням зонда в точках проходження його орбітального перигелія до Сонця. Передбачається
, що космічний апарат протягом перельоту по своїй геліоцентричній орбіті сім разів зустрінеться з планетою Венерою. При цьому після виконання чергового гравітаційного гальмівного маневру в полі її тяжіння, перигелій орбіти апарату буде розташовуватися все ближче і ближче до Сонця.
В даний час заявлена розробниками траєкторія перельоту до Сонця виглядає наступним чином. Після старту 30 липня 2018 року і майже двомісячного польоту космічний апарат здійснить перший проліт Венери. Другий проліт Венери відбудеться більш ніж через рік, 21 грудня 2019 року. Дві наступних зустрічі зонда з ранковою планетою Венерою відбудуться з інтервалами приблизно 6,5, 7,5 і 8 місяців, тобто 5 липня 1920 року, 15 лютого і 10 жовтня 2021 року відповідно. Після шостого (15 серпня 2023 року) і сьомого прольоту Венери (31 жовтня 2024 року) зонд Solar Probe Plus вийде на кінцеву геліоцентричну орбіту з перигелієм 9 радіусів Сонця або близько 6 мільйонів км над його поверхнею і афелієм 0,73 а. е. (співмірно з радіусом орбіти Венери). Період обігу зонда по такій орбіті складе 88 діб.
Заплановане зближення зонда Solar Probe Plus з сонцем на відстань в 6 млн км приблизно в сім разів менше перигелія «сонячного рекордсмена» космічного апарату Helios, запущеного ще в 1974 році. У цій точці новому сонячному зонду доведеться випробувати досить високі теплові навантаження. Температура при проходженні перицентру орбіти складе близько 1400 ° С. Це ставить перед розробниками вельми складні завдання вибору високотемпáних теплостійких матеріалів конструкції сонячного апарату, теплозахисту його наукового модуля. Від практичного вирішення цих непростих завдань багато в чому залежить успішне виконання наукових завдань місії.
За матеріалами NASA