Нови системи двигатели за мисия до Седна, най-близкият обект от Облака на Оорт

Ваня Милева Последна промяна на 30 юни 2025 в 00:00 5424 0

Художествена илюстрация на Седна.

Кредит NASA/JPL-Caltech
Художествена илюстрация на Седна.

В най-отдалечените краища на нашата Слънчева система, далеч отвъд орбитата на Плутон, се намира Седна, един от най-загадъчните обекти, откривани някога. Тази червеникава планета-джудже следва толкова екстремна орбита, че ѝ трябват повече от 11 000 години, за да завърши една обиколка около Слънцето.

Сега учените предлагат нова мисия за достигане до този далечен обект, използвайки две различни революционни технологии за двигател - на директен термоядрен синтез и слънчено платно с десорбция.

Седна обаче представлява много повече от просто поредната далечна скала. Това е нов орбитален клас обекти, седноидите, а екстремната ѝ орбита предполага, че може да е първият известен член на вътрешния Облак на Оорт. Проучването на Седна би могло да разкрие тайни за формирането на ранната Слънчева система и гравитационните влияния, които са я оформили.

Седна

Седна или 90377 Седна според каталога на Центъра за малки планети е транснептунов обект. Кръстена е на инуитската богиня на морските животни, Седна. Открита е на 14 ноември 2003 г. от американските наблюдатели Браун, Трухильо и Рабиновиц. Перихелият на Седна е 2,5 пъти по-далеч от Слънцето от орбитата на Нептун, а по-голямата част от орбитата ѝ е още по-далеч (афелият е приблизително 960 AU, което е 32 пъти разстоянието Слънце-Нептун). Това прави Седна един от най-отдалечените известни обекти в Слънчевата система, с изключение на дългопериодичните комети.

Спектроскопският анализ показа, че съставът на повърхността на Седна е подобен на този на някои други транснептунови обекти и е смес от вода, метан, азотен лед и толини. Повърхността на Седна е една от най-червените в Слънчевата система.

На Седна завършва една обиколка за приблизително 11 400 години по силно ексцентричната си орбита, което я отвежда на 76 AU от Слънцето в най-близката ѝ точка и на 900 AU в най-отдалечената. Седна вероятно е първият известен член на вътрешния облак на Оорт. Предполага се, че орбитата на Седна е била гравитационно променена от преминаваща звезда от отворен клъстер или че дори е била уловена от друга звездна система. Също така се предполага, че орбитите на Седна и 2012 VP 113 са доказателство, че отвъд Нептун, на няколкостотин астрономически единици от Слънцето, съществува голяма планета-пастир, която може да е суперземя или пети газов гигант. Астрономът Майкъл Браун, един от откривателите на Седна и планетите джуджета Ерида, Хаумеа и Макемаке, смята, че Седна е най-важният за науката транснептунов обект, открит досега, поради необичайната си орбита, която може да предостави ценна информация за произхода и ранната еволюция на Слънчевата система

Седна, заснета от космическия телескоп Хъбъл.Седна, заснета от космическия телескоп Хъбъл. Кредит: NASA

Повърхността на Седна е една от най-червените сред обектите в Слънчевата система, което предполага сложна химия, която би могла да разкрие улики за органични съединения във външните области на звездното ни семейство. На сегашното й разстояние температурите никога не надвишават −240°C, което я прави едно от най-студените места в нашата Слънчева система.

Очаква се този далечен обект да премине през перихелия на орбитата си, най-близката му точка до Слънцето, през 2075–2076 г. и след това бавно да се отдалечи от нашата звезда. Когато Седна достигне най-близкото си приближение на 76.19 AU (около 76 пъти разстоянието на Земята от Слънцето), тя все още ще бъде невероятно далеч, почти три пъти по-далеч от Нептун. След този кратък момент Седна ще започне дългото си пътуване обратно към тъмнината, за да не се върне стотици години.

Ново проучване за осъществимост, публикувано на сървъра за препринти arXiv, разглежда два авангардни подхода към технологиите, които биха достигнали Седна в рамките на този тесен прозорец от възможности. Първият включва задвижване с директен термоядрен синтез (DFD - direct fusion drive), концептуален двигател за ядрен синтез, проектиран да произвежда както тяга, така и електрическа енергия. За DFD изследователите предполагат система с мощност 1,6 MW с постоянна тяга и специфичен импулс, което представлява огромен скок отвъд актуалните технологии на двигатели.

Схема на двигателят на директен синтез. Кредит: WikiHelper2135Схема на двигателят на директен синтез. Кредит: WikiHelper2135

Вторият подход включва гениален вариант на технологията за слънчево платно. Вместо да се разчита изцяло на налягането на слънчевата радиация, тази концепция използва термична десорбция. Това е процес, при който молекули или атоми, залепени за повърхността, се освобождават, когато тази повърхност се нагрее, и именно този процес произвежда задвижването. Този план включва гравитационна маневра около Юпитер, използваща огромното гравитационно поле на планетата като гравитационна прашка.

Художествено изображение на IKAROS, първата космическа сонда със слънчево платно в полет. Кредит: Andrzej MireckiХудожествено изображение на IKAROS, първата космическа сонда със слънчево платно в полет. Кредит: Andrzej Mirecki

Анализът разкрива изненадващи резултати относно тези две коренно различни технологии. Резултатите от изследването, чийто автор е екип, ръководен от Елена Анкона () от Политехническия университет в Бари, Италия, показват, че DFD може да достигне Седна за приблизително 10 години, с 1,5 години тяга.??? Слънчевите платна, от друга страна, подпомогнати от гравитацията на Юпитер, биха могли да завършат пътуването за седем години. По-краткото време на слънчевото платно произтича от способността му да се ускорява непрекъснато, без да носи тежко гориво, докато термоядреният двигател има предимството възможността да остане на орбита, а не само да прелети.

Тази разлика в скоростта подчертава фундаменталните компромиси при изследването на дълбокия космос. Поради различните характеристики, DFD би позволил навлизане в орбита, докато за слънчевото платно се предвижда само прелитане.

Орбиталната мисия би позволила задълбочено изучаване на Седна, картографиране на повърхността ѝ, анализ на състава ѝ и потенциално откриване на луни или други особености. Прелитането, макар и по-бързо, би предоставило само кратка снимка.

Изображение на Плутон, направено от New Horizons на 14 юли 2015 г. Кредит: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics LaboratoryИзображение на Плутон, направено от New Horizons на 14 юли 2015 г. Кредит: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

И двете предложени технологии са изправени пред значителни трудности при разработката си. DFD засега остава до голяма степен концептуална, изисквайки нови технологии за ограничаване и контрол на термоядрения синтез, които убягват на инженерите в продължение на десетилетия. Моделните изследвания на компанията показват, че тази технология би могла да изстреля космически кораб с маса около 1000 кг до Плутон за четири години, но постигането на това засега остава несигурно.

Усъвършенстваното слънчево плаване с термична десорбция представлява по-еволюционен подход, надграждащ се върху доказани принципи на слънчевото платно, като същевременно добавя нови възможности. Разчитането на техниката на прецизно синхронизирани гравитационни асистенции и иновативно материалознание представлява свои собствени предизвикателства, но може да е по-постижимо в близко бъдеще.

Прозорецът за достигане на Седна по време на сегашното ѝ приближаване обаче бързо се скъсява. Дали човечеството ще се изправи пред това предизвикателство зависи от готовността ни да инвестираме в революционни технологии за задвижване и да поемем рисковете, присъщи на разширяването на границите на космическите пътувания.

Справка: Elena Ancona et al, Feasibility study of a mission to Sedna—Nuclear propulsion and advanced solar sailing concepts, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2506.17732

Източник: New Propulsion Systems Could Enable a Mission to Sedna, Mark Thompson, Universe Today

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Космос

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !