Гравитационный маневр у Венеры поможет значительно сэкономить топливо при полете на Марс, а также сократить длительность миссий, сообщают исследователи в докладе, подготовленном для Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey 2023-2032. Кроме того, это позволит упростить изучение Венеры, позволив космонавтам контролировать отправленные к ней космические аппараты в режиме реального времени.
Гравитационные маневры часто используются для разгона автоматических межпланетных станций, отправляемых к отдаленным объектам Солнечной системы. Без них многие современные миссии просто неосуществимы, так как гравитационные потери при полете в космос просто огромны. Чтобы с низкой околоземной орбиты (для ее достижения надо развить скорость 8 километров в секунду) добраться до Марса по гомановской траектории, надо разогнаться до 3,5 километра в секунду, а чтобы долететь до Юпитера — уже 6 километров в секунду. При этом по формуле Циолковского, каждые 3 километра в секунду дополнительного разгона втрое увеличивают стартовую массу космической системы.
С учетом того, что для космических полетов сегодня, как и шесть десятилетий назад, используются химические двигатели (что накладывает ограничения на количество энергии, которое можно из них извлечь), в конечном итоге полезная нагрузка при дальних полетах составляет лишь несколько процентов от выведенной на орбиту массы, а та, в свою очередь, лишь несколько процентов стартовой массы ракеты.
Именно поэтому инженеры для экономии топлива используют гравитацию других массивных небесных тел. Например, аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» использовали гравитационные маневры у Юпитера и Сатурна, а «Розетта» выполнила четыре маневра у Земли и Марса. Теперь же ученые предлагают использовать для полета на Красную планету гравитацию Венеры.
Группа физиков и инженеров под руководством Ноама Изенберга (Noam. R. Izenberg) из Университета Джонса Хопкинса расчитала, что полет через Венеру будет гораздо более удобен, чем полет к Марсу напрямую, для которого необходимо, чтобы Земля подошла к Красной планете максимально близко (это называется противостоянием), что случается лишь раз в 26 месяцев. В случае гравитационного маневра у Венеры, противостояние планет будет происходить каждые 19 месяцев, что позволит отправлять миссии на Марс чаще.
Классический сценарий полета на Марс (справа) и предложенный учеными (слева)
Кроме того, будет накладываться меньше ограничений на длительность миссий. При классическом сценарии ожидание подходящего для полета времени может занять до полутора лет, в то время как при использовании гравитационного маневра космонавты гипотетически смогут вернуться уже через месяц (если они будут во время полета туда и обратно совершать только один маневр, а не два). Несмотря на то, что сам полет через Венеру продлится дольше — но все равно меньше года — он позволит сократить общее время марсианских миссий и расход топлива.
Также гравитационный маневр у Венеры позволит изучить «две планеты по цене одной». Если вместе с экипажем в полет отправятся научные аппараты, то исследователи смогут их контролировать без временных задержек, которые могут составлять от 5 до 28 минут при отправке сигнала с Земли. Это позволит ученым принимать решения в реальном временем.
Однако авторы доклада отмечают, что вместе с тем космонавты подвергнутся более сильному воздействию радиации, чем при обычном полете на Марс (за исключением галактического излучения, от которого защищает Солнце). Это важно учитывать при подготовке к миссии.
