Концепция под названием Комета Автостопом, разработанная в Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния, предлагает новый способ выхода на орбиту и приземления на кометы и астероиды, используя кинетическую энергию — энергию движения — этих маленьких тел. Масахиро Оно, главный исследователь Лаборатории реактивного движения, придумывал эту идею, имея в виду «Автостопом по Галактике».
«Путешествовать автостопом по небесному телу не так просто, как высунуть большой палец, потому что оно летит с астрономической скоростью и не остановится, чтобы поднять вас. Вместо большого пальца наша идея состоит в том, чтобы использовать гарпун и привязь», — сказал Оно. Оно представляет результаты о концепции на конференции Американского института аэронавтики и астронавтики SPACE 1 сентября.
Система многоразового троса заменит потребность в топливе для выхода на орбиту и приземления, поэтому, согласно концептуальному дизайну, не будет проблемой.Находясь близко к цели, космический корабль сначала бросал бы выдвижной трос к астероиду или комете и прикреплялся к нему с помощью гарпуна, прикрепленного к тросу. Затем космический корабль разматывает трос, применяя тормоз, который собирает энергию во время ускорения космического корабля.Этот прием аналогичен рыбалке на Земле.
Представьте, что вы на лодке по озеру с удочкой и хотите поймать большую рыбу. Как только рыба клюнет, вы должны отпустить большую часть лески с умеренным натяжением, а не удерживать ее крепко. При достаточно длинной леске лодка со временем догонит рыбу.
Как только космический корабль достигнет скорости «рыбы» — в данном случае кометы или астероида — он готов к приземлению, просто намотав трос и осторожно спустившись вниз. Когда пришло время перейти к другой небесной цели, космический корабль будет использовать собранную энергию, чтобы быстро восстановить привязь, которая разгоняет космический корабль от тела.
«Этот вид автостопа можно использовать для нескольких целей в главном поясе астероидов или в поясе Койпера, даже от пяти до 10 за одну миссию», — сказал Оно.Оно и его коллеги изучали, может ли гарпун выдержать удар такой силы и можно ли создать достаточно прочный трос, чтобы выдержать такой маневр. Они использовали суперкомпьютерное моделирование и другие анализы, чтобы выяснить, что для этого потребуется.Исследователи придумали то, что они называют уравнением космического автостопа, которое связывает удельную прочность троса, соотношение масс космического корабля и троса и изменение скорости, необходимое для выполнения маневра.
В миссиях, в которых используется обычное топливо, космический корабль расходует много топлива только для того, чтобы разогнаться и выйти на орбиту.«В комете Автостопом для ускорения и замедления не требуется топливо, потому что космический корабль получает кинетическую энергию от цели», — сказал Оно.Для любого космического корабля, приземляющегося на комету или астероид, критически важно иметь возможность замедлиться настолько, чтобы безопасно прибыть. Комета Автостопом требует троса, сделанного из материала, который может выдерживать огромное напряжение и тепло, возникающие при быстром снижении скорости для выхода на орбиту и приземления.
Оно и его коллеги подсчитали, что изменение скорости примерно на 0,9 мили (1,5 км) в секунду возможно с некоторыми материалами, которые уже существуют: зилоном и кевларом.«Это все равно, что добраться из Лос-Анджелеса в Сан-Франциско менее чем за семь минут», — сказал Оно.
Но чем больше требуется изменение скорости для выхода на орбиту, тем короче время полета, необходимое для того, чтобы добраться от Земли до цели, поэтому, если вы хотите быстрее добраться до кометы или астероида, вам понадобятся еще более прочные материалы. Изменение скорости на 6,2 мили в секунду (10 километров в секунду) возможно, но для этого потребуются более продвинутые технологии, такие как трос из углеродных нанотрубок и алмазный гарпун.
Исследователи также подсчитали, что для выполнения маневра автостопа необходимо, чтобы длина троса составляла от 62 до 620 миль (от 100 до 1000 километров). Он также должен быть расширяемым и способным поглощать рывки, избегая при этом повреждения или порезания небольшими метеоритами.Следующими шагами для изучения концепции будет проведение более точных симуляций и попытка направить мини-гарпун в цель, имитирующую материал, обнаруженный на комете или астероиде.
Комета Автостопом находится на этапе I исследования в рамках программы NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC). NIAC — это программа Управления космических технологий НАСА, расположенного в штаб-квартире агентства в Вашингтоне.
Профессор Дэвид Джуитт из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе принимал участие в этом исследовании. JPL управляется Калифорнийским технологическим институтом в Пасадене для НАСА.
Чтобы ознакомиться с полным списком выбранных предложений и дополнительной информацией о NIAC, посетите:http://www.nasa.gov/niacДля получения дополнительной информации о Управлении космических миссий посетите:http://www.nasa.gov/spacetech