Новый подход к изучению Европы может уменьшить затраты и позволить доставку образцов со спутника

Стоимость играет ключевую роль в планировании космических миссий. Инновации, направленные на снижение затрат, делают такие миссии особенно привлекательными. Поэтому NASA уделяет большое внимание разработкам, которые могут сделать космические экспедиции более доступными.

Например, несколько лет назад NASA, через Институт перспективных концепций (NIAC), поддержал проект Майкла ВанВорка из компании ExoTerra Resource, направленный на разработку миссии для возврата образцов с Европы, спутника Юпитера.

Миссия Nano Icy Moons Propellant Harvester (NIMPH) основывается на трёх ключевых технологиях, что позволяет сократить общие затраты в 10 раз. Такое значительное снижение стоимости достигается, в частности, благодаря уменьшению массы миссии до уровня, позволяющего использовать для запуска ракету Atlas V вместо более дорогостоящей ракеты SLS.

Стоимость миссии с использованием ракеты SLS для доставки посадочного модуля на Европу оценивалась примерно в $5 миллиардов, делая её чрезмерно дорогой для NASA или других агентств.


Новый подход к изучению Европы может уменьшить затраты и позволить доставку образцов со спутника
Источник: DALL-E

ExoTerra полагает, что их новые технологии могут снизить стоимость миссии до $500 миллионов — гораздо более приемлемая цифра, которая могла бы привлечь финансирование от государственных программ по исследованию космоса.

Эти три инновационные технологии включают в себя: систему солнечной электрической тяги (SEP), изначально созданную для миссии DART, систему микроресурсного использования на месте (µISRU) и систему передачи энергии между посадочным модулем и орбитальным аппаратом.

Архитектура миссии NIMPH предполагает использование ракеты Atlas V для запуска комбинированного орбитального и посадочного модуля. Далее, система SEP доставит NIMPH в систему Юпитера и вернёт обратно на Землю образец, изъятый с помощью посадочного модуля.

Сбор образцов является важнейшим этапом, осуществляемым благодаря системе µISRU. Посадочный модуль будет использовать местный лёд как топливо, сублимируя его и превращая в водяной пар, который затем будет разделен на кислород и водород для получения топлива. Это позволит доставить обратно на орбиту образец массой 1 кг.

Для реализации этой концепции необходима энергия. Посадочный модуль не будет оснащён тяжёлым радиоизотопным термогенератором, а вместо этого будет использовать энергию, производимую массивной солнечной батареей системы SEP, обеспечивая около 2 кВт энергии, из которых 1,8 кВт будет направлено на посадочный модуль.


Новая архитектура миссии по исследованию Европы может снизить стоимость и обеспечить доставку образца со Спутника
Изображение архитектуры миссии NIMPH. Источник: Michael VanWoerkom

После возвращения на орбиту с помощью двигателя LOx-LH2, использующего воду, собранную системой µISRU, посадочный модуль встретится с орбитальным аппаратом. Система SEP затем вернёт его на околоземную орбиту, где посадочный модуль отделится и вернётся на Землю.

Есть несколько нюансов в этой архитектуре. Например, SEP будет работать не на полную мощность в системе Юпитера, поэтому для маневрирования потребуется дополнительная система двигателей LOx-CH4. Также посадочный модуль может оставлять свои опоры в льду Европы, так как процесс сублимации может их заморозить.

Прежде чем миссия будет готова к запуску, предстоит ещё множество разработок. Частично научные данные будут собраны миссией Europa Clipper, запуск которой намечен на конец этого года с бюджетом $4,25 млрд — сумма не столь уж далекая от изначальной концепции NIMPH.

Хотя NIMPH получил грант фазы II NIAC, проект пока не был выбран для дальнейшей разработки. Тем не менее, возможно, в будущем эти технологии будут применены для миссий по исследованию Европы.

 

Источник: iXBT

Читайте также