Ученые из Самары придумали, как использовать атмосферу Юпитера в качестве тормоза для космического зонда

По расчетам баллистиков из Самарского университета им. Королева, таким образом можно сэкономить до 40% топлива при полетах к спутникам крупнейшей планеты Солнечной системы.

В процессе полета к планете, астероиду или комете исследовательского зонд сначала разгоняется по траектории полета, а затем тратит немало топлива на торможение, чтобы не пролететь мимо заданной цели или не врезаться в нее. Описывая эту проблему, ученые Самарского университета в качестве аналогии приводят всем понятную езду на автомобиле, где для торможения используется снижение скорости и контакт шин с асфальтом. В космосе нет шин и асфальта нет, вместо этого - плотная атмосфера Юпитера. При помощи нее зонд способен затормозить, потратив гораздо меньше топлива.

Самарские исследователи при помощи программного комплекса проложили маршруты миссии с Земли к 4 крупнейшим спутникам Юпитера - Ганимеду, Каллисто, Ио и Европе. Погасить набранную для путешествия от Земли скорость космический аппарат сможет, войдя на время под точно рассчитанным углом на время войдет в плотную атмосферу Юпитера. Когда скорость снизится до нужного значения, зонд "вынырнет" на орбиту того или иного спутника, в зависимости от цели миссии.

- Мы рассчитали, что снизить затраты топлива можно за счет использования аэродинамического маневра в плотной юпитерианской атмосфере. Уменьшение расхода топлива в целом на миссию составит от 20 до 40% в зависимости от выбранного спутника, это соответственно позволит увеличить массу полезной нагрузки космического аппарата, - рассказала завкафедрой динамики полета и систем управления Самарского университета им. Королева профессор Ольга Старинова.

При применении этого аэродинамического космический аппарат испытывает нагрузки, значения которых могут превышать предельно допустимые, к тому же, при движении в атмосфере сильно повышается температура поверхности зонда. Все это может привести к выходу из строя целевой аппаратуры. Поэтому при моделировании маневра проводился тщательный контроль ограничений этих параметров.

В качестве модельного рассматривался космический аппарат с электроракетными двигателями. Были рассчитаны углы его входа и глубины погружения в юпитерианскую атмосферу для миссий к каждому из четырех спутников планеты. Самой сложной и ресурсоемкой оказалась миссия к Ганимеду, наиболее простой - к Каллисто. Ученые считают, что из-за относительно низкого радиационного фона по сравнению с другими тремя спутниками, именно на Каллисто могла бы разместиться будущая космическая база.