Автостопом по Галактике: НАСА предложило концепт космического аппарата с гарпуном

— Я слегка намекнул тебе на то, что собой представляет китобойное дело. Так как же? Все еще испытываешь к нему склонность?
— Да, сэр.
— Очень хорошо. А теперь отвечай, только быстро: сможешь ты зашвырнуть гарпун в пасть живому киту, а следом за гарпуном прыгнуть туда и сам?
— Да, сэр, если это будет совершенно необходимо, то есть, если без этого никак нельзя будет обойтись… в чем я сильно сомневаюсь.
— Ладно, хорошо. Но ты ведь решил пойти в китобои не только, чтобы разузнать, что за штука китобойное дело, ты хочешь еще и поглядеть мир,- так ведь, кажется, ты выразился?
— Герман Мелвилл, «Моби Дик»

Инженеры из лаборатории реактивного движения НАСА предложили способ, при помощи которого исследовательский корабль сможет передвигаться в космосе при помощи кинетической энергии астероидов и комет. Подобно гарпунщикам прошлого, он должен будет всаживать гарпун в небесное тело, и постепенно подтягивать себя к нему, увеличивая свою скорость.

Как показал опыт использования спускаемого аппарата «Филы», посадка на мелкие небесные тела — задача не из лёгких, поскольку их гравитационное притяжение чрезвычайно мало. Необходимо использовать вместо гравитации иную силу, позволяющую приблизиться к комете или астероиду.

Ведущий исследователь по данной работе, Масахиро Оно, рассказал, что вдохновлялся книгой «Автостопом по Галактике», работая над этой концепцией. В связи с этим агентство назвало проект «Кометный автостопщик» (Comet Hitchhiker).

«Автостопнуть небесное тело одним лишь поднятым вверх большим пальцем не получится — оно передвигается с астрономической скоростью, и не остановится ради вас. Вместо большого пальца мы решили использовать гарпун и привязь«,- рассказывает Оно.

Вместо использования для маневрирования химического топлива, запасы которого пришлось бы таскать на себе, автостопщик мог бы заарканивать подходящую комету, и отпускать трос — подобно тому, как рыбак, поймав большую рыбу, выпускает леску с небольшим натяжением. Это позволяет рыбе — то есть, комете, постепенно передавать свою кинетическую энергию исследовательскому зонду. Таким образом он сможет постепенно подтянуться и сесть на небесное тело.



Если сделать эту систему многоразовой, то подобный корабль теоретически сможет исследовать несколько небесных тел, чьи орбиты будут удобным образом пересекаться. Например, добравшись до пояса Койпера, аппарат сможет изучить множество обитающих там астероидов. А верхом на подходящей комете сможет устремиться даже за пределы Солнечной системы.

Учёные просчитали на компьютере подобную ситуацию и вывели то, что они назвали «уравнением космического автостопщика» — сочетание таких параметров, как соотношение масс небесного тела и зонда, разница в их скоростях и прочность троса, необходимая для совершения манёвра.

По расчётам учёных получается, что для «ловли» кометы, чья скорость превышает скорость космического аппарата на 1,5 км/с, возможно изготовить трос из уже существующих материалов (кевлара, или зайлона — конкурента кевлара, превосходящего его по усилию на растяжение в 1,6 раза). А для разницы скоростей в 10 км/с пока подходящих тросов нет — для этого придётся делать трос из чего-то вроде углеродных нанотрубок, а гарпун — из материала, подобного алмазу.

При этом аппарату необходимо запастись тросом длиною от 100 до 1000 км, чтобы его можно было достаточно долго отпускать, постепенно набирая необходимую скорость. Кроме усилия на растяжение тросу нужно будет обладать достаточной упругостью для гашения рывков и прочностью для того, чтобы не быть разорванным шальными кусочками микроастероидов.

Пока исследователи готовятся к началу испытаний подобных систем на полигонах.

Источник: geektimes.ru/post/261300/