"Хорошо бы сесть на Европу": Учёные оценили перспективы космического ядерного буксира "Зевс"

В целом это должна быть вытянутая конструкция длиной в несколько десятков метров. Её предстоит запустить в космос в сложенном виде, и на высоте около 800 километров над Землёй (вдвое дальше МКС) она развернётся. На одном её конце — ядерный реактор и электродвигатели, на другом — собственно полезный груз, то есть космический аппарат, которому и предстоит исследовать Солнечную систему. Этот зонд нужно будет запускать в космос отдельно и стыковать уже на орбите. В качестве ракет-носителей выбрали "Ангару-А5В" с грузоподъёмностью 37 тонн (для отправки самого 35-тонного буксира) и "Ангару-А5" (она поднимает 25 тонн, на ней запустят исследовательский аппарат). Стартовать планируют с космодрома Восточный.

Как работает реактор: по данным журнала "Русский космос", через него прокачивается газ (какой именно — не уточняется), в нём идёт распад ядер, выделяется тепло, газ нагревается и вращает турбину электрогенератора. Мощность реактора — 500 киловатт. Есть вариант и на один мегаватт, но тогда реактор будет слишком тяжёлый, "Ангара" может такой буксир не сдюжить.

Двигатели запланированы ионные, они называются ИД-500. В них ионизированный газ разгоняется до огромных скоростей в электрическом поле и создаёт тягу.

А посередине конструкции на раздвижных фермах будет место для сброса лишнего тепла. Дело в том, что КПД реактора — 30%, то есть лишь треть вырабатываемого им тепла преобразуется в электричество, а всё остальное нужно куда-то девать. И это в космическом вакууме большая проблема, потому что теплообмен может происходить только при наличии хоть какого-то вещества в окружающем пространстве. Изначально предполагалось распылять вокруг это самое вещество с помощью специального холодильника-излучателя, но потом выбрали другой способ — панели, которые выводят это тепло в виде инфракрасного излучения.

До недавнего времени этот проект носил другое имя — "Нуклон". Его начали разрабатывать больше десяти лет назад. В качестве главной проектирующей организации была заявлена РКК "Энергия", Центр Келдыша выбрали для создания электродвигателей, Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А. Доллежаля — для строительства ядерного реактора. В 2016 году было объявлено, что проектом займётся ЦНИИмаш. Четыре года спустя "Роскосмос" заключил контракт с другой организацией — конструкторским бюро "Арсенал". По мере всех этих перераспределений менялся и облик буксира. Вот анимация, которую КБ "Арсенал" показало в 2020 году.

Недавно в "Русском космосе" показали изображение будущего буксира, оно несколько отличается от того, что на анимации, но схема в принципе ясна: ядерный реактор вырабатывает тепло, 70% его выводится в космос, а 30% питает двигатели и всё остальное.

По описаниям "Роскосмоса", сначала нужно будет на околоземной орбите состыковать буксир с одним аппаратом и отправить всё это вместе к Луне. Конструкция её облетает, возвращается к Земле, а далее аппарат от буксира отстыковывается, на его место встаёт другой аппарат. И уже с этим вторым "Зевс" стартует к Венере, там под действием её притяжения совершает гравитационный манёвр, то есть получает ускорение и мчится к системе Юпитера.

Миссия займёт примерно 50 месяцев, то есть четыре года. Старт на сегодняшний день намечается на 2030 год.

Заместитель руководителя ИКИ РАН заверил, что подробного сценария миссии ещё нет. Главными целями в окрестностях газового гиганта названы спутники Ганимед и Европа. Они оба покрыты льдом, но учёные практически уверены, что под толстой коркой в них прячутся сравнительно тёплые океаны. Европа особенно интересна.

Если "Зевс" полетит с орбитальным зондом, то на борту обязательно нужен будет радар, считает заместитель главы Института космических исследований. Радиолокатор поможет определить толщину льда, а это значит, ту глубину, на которой начинается океан.

Но на самом деле можно рассмотреть и более интересный сценарий.

Самое ближайшее из запланированного — миссия европейского космического агентства JUICE: Jupiter Icy Moon Explorer ("Исследователь ледяной луны Юпитера"). Это автоматическая межпланетная станция, которую рассчитывают запустить уже в июне 2022 года. Она должна будет к 2029 году прибыть к системе Юпитера, дважды облететь вокруг Европы, полетать около Ганимеда, сделать 12 витков вокруг Каллисто и вдобавок с расстояния "посмотреть" на вулканический мир Ио (то есть не подлетая к ней близко). Итак, это орбитальная станция, садиться она никуда не будет.

Есть также миссия NASA Europa Clipper. Здесь уже в перспективе значится "лэндер", то есть посадочный аппарат, но пока речь идёт о том, чтобы запустить хотя бы орбитальный. Планируют в 2024 году. Правда, выяснилось, что есть большая проблема: Европа находится внутри убийственного радиационного пояса, который создаёт вокруг себя Юпитер. Поэтому поначалу хотели выйти на орбиту вокруг Европы, но потом передумали. В Кливленде, конечно, делают весьма устойчивую к радиации электронику, но даже с ней станция возле Европы продержалась бы лишь месяц или около того. В итоге решили: пусть орбитер станет искусственным спутником Юпитера и время от времени сближается с Европой. Должно состояться 50 пролётов.

Так что в Институте космических исследований выразили убеждение, что миссия ядерного буксира "Зевс" может стать пионерской.

Олег Кораблёв объяснил, что, во-первых, тут важен сам факт первой высадки на спутнике Юпитера, а во-вторых, вода из подлёдного океана Европы временами выходит на поверхность, а значит, всё, что в ней плавает, замерзает на этом льду. И если посадить аппарат прямо в один из разломов, то есть шанс найти и изучить эти примеси.

Более того, посадить аппарат на Европу лучше, чем кружиться вокруг неё, ещё по одной причине, и это всё та же радиация.

И что интересно: был же не так давно проект международной миссии Europa Jupiter System Mission, и в нём должен был участвовать "Роскосмос". А у "Роскосмоса", между прочим, был в запасе проект не только орбитальной, но и как раз ПОСАДОЧНОЙ станции. Спускаемый аппарат создавало НПО Лавочкина, и называется он "Лаплас-П2". Притом у него даже есть буровая установка. То есть Россия могла бы не только первой в мире запустить на Европу посадочную станцию, но и вдобавок просверлить её ледяную поверхность и проанализировать, что там за вещества. Правда, опять-таки, из-за радиации стало ясно, что электроника не выдержит, и цель миссии решили поменять: вместо Европы исследовать Ганимед. Ну и что, Ганимед — это тоже прекрасно, можно было бы сесть там. И потом там тоже есть океан. Кто знает, а может быть, как раз на Ганимеде тихо процветает какая-нибудь микроскопическая внеземная жизнь.

Именно поэтому не может не вызывать горечи то, что в 2017-м Институт космических исследований вынужден был сообщить: миссия "Лаплас-П" откладывается на неопределённый срок. Почему? Нет финансирования. И нет живучей электроники. Так что раз сейчас так понадобился ядерный буксир, то, судя по всему, стоит нацелиться на Ганимед и вспомнить про "Лаплас-П2".