Мы могли бы РАСПРОСТРАНИТЬ CubeSats вокруг Урана, чтобы отслеживать, как он меняется

Исследовательских миссий во внешнюю Солнечную систему по-прежнему катастрофически не хватает, хотя в Планетарном научном десятилетнем обзоре 2013–2022 годов они были приоритетными. Фактически, многие планеты во внешней Солнечной системе никогда не обращались на орбиту зонда. В отношении одного из них – Урана – мы должны полагаться на данные «Вояджера-2» с инструментами, разработанными более 50 лет назад, или на данные наземных наблюдений. Ни одно из решений не может по-настоящему понять странную физику, происходящую на этой планете, которая, по сути, лежит на боку. И хотя было предложено множество архитектур миссий, на которые стоит пойти и посмотреть, всегда интересно взглянуть на новую, когда она появится. Команда из Стэнфорда разработала новую концепцию под названием «Постоянная активность CubeSat посредством электромагнитного излучения передатчика» (SCATTER). На дальнейшее развитие этой идеи ему был предоставлен грант Института перспективных концепций НАСА. Некоторое время назад они выпустили статью, и здесь стоит покопаться.

Одним из основных препятствий, которые необходимо преодолеть при исследовании Урана, является то, как организовать туда миссию. Это слишком далеко, чтобы солнечные панели могли эффективно приносить пользу, поэтому единственным жизнеспособным вариантом является радиоизотопный тепловой генератор (РТГ). Они использовались в таких миссиях, как зонды «Вояджер», и с тех пор постепенно совершенствовались. Однако они большие и громоздкие, что делает их непрактичными для спутников меньшего размера.

Уран также имеет динамичную среду, которую было бы трудно отслеживать с одного спутника. Его магнитное поле, одна из самых захватывающих частей системы Урана, меняется почти ежедневно. Один орбитальный зонд вряд ли сможет обнаружить необходимые изменения в этой системе, поскольку в любой момент времени он может собирать только одну пространственную точку данных о магнитном поле.

Удалите всю рекламу во Вселенной сегодня

Присоединяйтесь к нашему Patreon всего за 3 доллара!

Получите опыт без рекламы на всю жизнь

Было бы лучше разместить несколько зондов с датчиками по всей системе Урана. Таким образом, они могли наблюдать за динамическим изменением магнитного поля, происходящим с разных точек зрения. Но отправлять на Уран любую такую ​​систему с несколькими испытаниями с собственным RTGS было бы непомерно дорого.

Поэтому доктор Сигрид Клоуз и ее команда в Стэнфорде решили попробовать еще один многообещающий метод, чтобы посмотреть, смогут ли они решить проблему — энергетическое излучение. Недавно мы сообщили об успешном испытании энергетического спутника, передающего энергию обратно на Землю в рамках первого в своем роде эксперимента. Однако ничто в законах физики не ограничивает передачу мощности со спутника обратно на наземную станцию. Эта же технология может удаленно питать любое устройство в любой точке Солнечной системы.

Система, которую разработала доктор Клоуз и ее команда, основывалась на идее базовой станции с мощным РИТЭГом, который затем выпустит серию меньших CubeSat с датчиками на них по всей системе Урана. Базовая станция затем будет служить источником питания и коммуникационным узлом для CubeSat по всей системе. Он будет генерировать энергию с помощью своего RTG и передавать ее на CubeSats посредством энергетического луча. Эти CubeSats, в свою очередь, будут контролировать местную среду, в которой они расположены, и передавать данные, такие как магнитные поля и другое электромагнитное излучение, обратно на базовую станцию, которая затем может передавать их обратно на Землю, используя свою гораздо более надежную систему связи.

Более того, CubeSats также потенциально могут использовать энергию, передаваемую им от базовой станции, для навигации. Развернув своего рода солнечный парус, CubeSat сможет использовать радиационное давление, обеспечиваемое энергетическим лучом, чтобы проложить себе путь через систему Урана, которая, помимо массивной планеты, содержит по меньшей мере 27 различных лун.

Понимание фундаментальной физики, лежащей в основе энергетического излучения и парусной двигательной установки, было в центре внимания доклада доктора Клоуз и ее коллег, опубликованного на форуме AIAA SCITECH в 2022 году. В первую очередь интерес был о том, какой размер CubeSat будет идеальным для миссии. . Они остановились на Cubesat высотой 0,5U, размерами примерно 10 x 10 x 5 см и весом около 500 г. Эта конфигурация обеспечила лучший компромисс между маневренностью и способностью передавать мощность.