США намерены отправить зонд для изучения подлёдного океана Энцелада

Специалисты из лаборатории реактивного движения NASA разработали проект автоматической межпланетной станции для полета к спутнику Сатурна Энцеладу. На сегодня считается, что это одно из наиболее благоприятных для существования жизни мест Солнечной системы после Земли. Новый проект робота-зонда несёт на борту небольшой набор приборов, а его полёт займёт два десятилетия, так как энергию он будет получать от солнечных батарей. Описание проекта выложено на сервере препринтов Корнелльского университета (США).

Зонд получил предварительное обозначение THEO (Testing the Habitability of Enceladus’s Ocean) Технически он построен по принципу максимальной унификации с более ранним проектом "Юнона", который в этом году как раз выйдет на орбиту Юпитера. Аппарат будет выполнен в форме цилиндра диаметром 1,5 метра и длиной 4,5 метра. Общая его масса планируется в районе 4,2 тонн, из которых три тонны придётся на топливо. Последнее предназначено для ионных двигателей, получающих электропитание от системы из четырёх солнечных батарей общей площадью в 144 квадратных метра.

На первый взгляд кажется, что их размеры избыточны, но это не совсем так. Хотя на орбите Земли их общая мощность действительно слишком велика (44 киловатта, больше, чем может потребить аппарат), но по мере удаления от Солнца она будет снижаться пропорционально квадрату расстояния от светила. Сатурн расположен от Солнца почти вдесятеро дальше Земли, поэтому в районе его спутников THEO сможет получить от фотоэлементов менее 0,6 киловатт.

Такая малая мощность делает невозможным установку на его борт сколько-нибудь мощного радара. По этой же причине все приборы THEO должны быть нетребовательны к энергоснабжению. Команда разработчиков предлагает ограничиваться магнитометром и радиогравиметром, который рассчитывает колебания гравитации в том или ином районе за счёт измерения доплеровского смещения частоты радиоволн. Помимо этого, предусмотрена камера с разрешением 10 метров на один пиксель (для орбиты в 30 километров над Энцеладом).

 Недостаток энергетических возможностей скажется и на полёте космического аппарата к своей цели – единственному достоверно найденному водному океану за пределами Земли. Чтобы добраться до Энцелада, придётся максимально экономить топливо. Вместо прямого полёта к нему THEO совершит серию гравитационных манёвров. Вначале от Земли он направится к Венере, за счёт её тяготения ускорится и полетит к системе спутников Сатурна. Полёт к Сатурну через Венеру не будет быстрым – ориентировочно он займёт 10 лет.

Оказавшись близ Сатурна, зонд будет маневрировать ещё три года и лишь затем выйдет на орбиту Энцелада. К сожалению, слабые двигатели и малый приток энергии от солнечных батарей скажутся и здесь. Аппарат сможет удерживаться на орбите сатурнианского спутника всего лишь 7,5 месяцев (для компенсации тяготения Сатурна надо часто включать двигатели).

Пока вопрос о том, получит ли проект финансирование, остаётся открытым. Его авторы сделали для этого всё: почти все узлы проектируемого аппарата (даже огромные солнечные батареи) уже использовались ранее на спутниках или других космических зондах. Для запуска THEO планируется использовать самую обычную ракету-носитель ("Атлас" с российским двигателями в первой ступени). Всё это должно помочь удержать его стоимость в рамках одного миллиарда долларов. Однако по техническим причинам старт THEO возможен лишь в 2026 году (достижение Энцелада – в 2039 году). Всё это делает перспективы зонда туманными. Через десять лет у NASA могут возникнуть какие-то другие первоочерёдные цели.

К тому же, отсутствие бортовых ядерных термоэлектрических генераторов резко ограничит возможности миссии. Тот же "Кассини", ранее изучавший Энцелад, обладал мощным радаром, который подпитывался энергией бортовой установки. До THEO солнечные батареи для аппаратов на орбите Сатурна практически не использовались, поскольку это весьма нерационально. Однако топливом для ядерных термоэлектрических генераторов, в прошлом применявшихся NASA, был плутоний-238. Он покупался только в России (именно российский плутоний питает "Кьюриосити"), а в США многие годы вообще не производится. Сейчас Штаты развернули небольшое производство изотопа у себя, однако накопление его значительных запасов потребует довольно продолжительного времени.

Исследование подлёдного океана Энцелада, по глубине и объёму сравнимого с Мировым океаном Земли, является одним из приоритетов для планетологического сообщества. Дело в том, что ранее зонд "Кассини" обнаружил в гейзерах, вылетающих из этого океана, солёную воду, насыщенную молекулами органических веществ. Как считается, именно в подобных условиях некогда сформировалась земная жизнь. Однако в 2016 году группа исследователей выдвинула гипотезу, что на деле Энцелад по возрасту не старше 100 миллионов лет, и образовался вместе с кольцами Сатурна. Если это так, то даже если там и успела сформироваться примитивная жизнь, её поиск с орбиты будет весьма непростым занятием.