Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
В настоящий момент объем существующей информации о Нептуне и его спутниках недостаточен для понимания процессов их формирования и эволюции. В связи с этим присутствует насущная потребность в осуществлении новых космических миссий к планетам-гигантам с детальным исследованием их спутников. Данная работа фокусируется на исследовании спутников Нептуна Тритона и Нереиды. Эти спутники остаются одними из наименее изученных планетных спутников. Тритон — крупнейший спутник Нептуна и один из крупнейших в Солнечной системе, представляет значительный научный интерес: до настоящего момента остаются мало изученными природа его обширных полярных шапок, его геологическая активность, возможность существования под поверхностью спутника океана жидкой воды, а так же состав и происхождение собственной атмосферы. Также это единственный известный планетный спутник, движущийся по своей орбите в ретроградном направлении. Предполагается, что Тритон — это захваченный объект, который первоначально сформировался, как и Плутон, как независимый ледяной карлик во внешней Солнечной системе. В какой-то момент ранней истории Нептуна орбита Тритона вокруг Солнца могла привести его слишком близко к планете-гиганту. Газовое сопротивление в расширенной атмосфере Нептуна замедлило Тритон, а приливное взаимодействие спутника и планеты-гиганта перевело Тритон на круговую ретроградную орбиту [1].
Не менее интересна с научной точки зрения Нереида — третий по величине спутник Нептуна, имеющий орбиту с большим эксцентриситетом. Спектральный анализ Нереиды показал, что она сформировалась из протопланетного диска Нептуна и была одним из его регулярных спутников. Текущая странная орбита Нереиды — с наибольшим эксцентриситетом среди всех известных спутников — подтверждает гипотезу о том, что Тритон был захвачен гравитацией Нептуна и серьезно разрушил первоначальную систему его спутников.
Единственное в истории наблюдение Тритона и Нереиды с близкого расстояния было осуществлено в 1989 году аппаратом «Вояджер-2» во время облета Нептуна, при этом Тритон наблюдался с расстояния 40 тыс. км, было обследовано около 40 % поверхности спутника. Нереида наблюдалась «Вояджером-2» с расстояния около 4,7 млн. км, при этом удалось сделать лишь несколько снимков низкого разрешения. В настоящее время предлагается ряд миссий к Тритону (Neptune Odyssey, Trident, Triton Hopper), которые находятся на различных этапах разработки. Отдельных миссий по изучению Нереиды не планируется.
Перелет к Нептуну и его спутникам может быть осуществлен по различным схемам в зависимости от даты старта, типов используемых двигателей, целей и особенностей миссии. В данной работе показаны схемы перелета с использованием гравитационного маневра у Юпитера и электроракетных двигателей. Редкое взаиморасположение Нептуна и Юпитера в начале 2030-х годов позволит совершить гравитационный маневр вокруг Юпитера на пути к Нептуну, тем самым существенно сократив время полета и необходимый запас топлива [2]. Основной сценарий перелета включает пролет Нереиды на расстоянии 10 тыс. км и дальнейший перелет к Тритону с выходом на его орбиту. Сам сценарий можно разделить на 2 этапа: перелет к Нептуну и маневрирование в сфере действия Нептуна. Первый этап состоит из старта с низкой околоземной орбиты, разгона космического аппарата по спиральной траектории до отлетной от Земли скорости, перелет к Юпитеру и гравитационный маневр в сфере его действия, переводящий аппарат на траекторию полета к Нептуну. Основной задачей на данном этапе является выбор начальных параметров и траектории полета, удовлетворяющих ограничениям по времени и расходу рабочего тела [3]. На втором этапе, состоящем из спирального торможения у Нептуна, пролета Нереиды и сближения КА с Тритоном, решается проблема обеспечения изучения с близкого расстояния обоих спутников [4]. Показано, что при начальной массе аппарата 800 кг и длительности миссии 14,4 лет суммарные затраты рабочего тела составят не более 340 кг. Данные результаты получены с использованием ионной двигательной установки с удельным импульсом 6000 с и тягой 0,42 Н. Также найдены возможные окна запуска, проведено сравнение по продолжительности перелета, суммарным энергетическим затратам и возможной массе аппарата.
