В Солнечной системе обнаружены скоростные магистрали

Учёные открыли в космосе настоящие скоростные магистрали. По ним космический аппарат может быстро добраться до окраин Солнечной системы.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Science Advances.

Представим себе автомобиль, который проходит маршрут в тысячи километров, при этом лишь изредка включая двигатель. Фантастика? Тем не менее космические зонды преодолевают расстояния именно так.

Даже до Луны невозможно добраться с постоянно включённым двигателем: не хватит топлива. А уж о том, чтобы долететь таким образом до далёких планет, не может быть и речи. Поэтому специалисты вынуждены рассчитывать полёты так, чтобы аппарат почти всё время двигался по инерции (точнее, под действием гравитации Солнца).

Чтобы изменить траекторию зонда и придать ему дополнительное ускорение, космические инженеры используют сближения с планетами. Тяготение планеты выступает в роли своеобразного пинка, отправляющего аппарат по нужному маршруту с необходимой скоростью.

Расчёт таких полётов – это целое искусство. И часто астрономам приходится годами ждать, когда планеты выстроятся нужным образом и можно будет запустить аппарат.

Авторы нового исследования обнаружили целый класс новых траекторий, по которым зонд может быстро долететь до окраин Солнечной системы. Такой полёт по скорости не уступит движению "Вояджеров", покинувших гелиосферу за 40 лет. Кроме того, исследование показывает, как небольшой объект вроде кометы или астероида может добраться от Юпитера до Нептуна за считанные десятилетия.

Учёные из Сербии и США провели компьютерное моделирование, учитывающее гравитацию семи планет Солнечной системы (от Венеры до Нептуна). Они запустили миллионы пробных тел в виртуальный полёт по разным траекториям, лежащим между главным поясом астероидов и Ураном. Астрономы отслеживали движение своих "подопытных" в течение ста лет.

Большинство орбит, как и ожидалось, оказались достаточно стабильными. Но обнаружился и класс траекторий, на которых гравитация Юпитера (напомним, что это самая большая планета Солнечной системы) не позволяет объекту спокойно обращаться вокруг нашей звезды. Она либо запускает тело к окраинам владений Солнца, либо заставляет его упасть на планету-гигант.

31 небольшое тело на траекториях, приводящих к падению на Юпитер. Минимальное время до столкновения составляет 7 лет, среднее – 36 лет.
Иллюстрация Natasa Todorovic et al./Science Advances (2020).

Из миллионов виртуальных объектов лишь несколько десятков упали на Юпитер. Зато около двух тысяч отправились в далёкое путешествие. Орбиты Урана они достигли в среднем за 38 лет, а Нептуна – за 46 лет. 70% тел, получивших гравитационный "пинок" от Юпитера, менее чем за столетие покинули Солнечную систему. А самые быстрые "гонцы" справились с полётом к Нептуну всего за десятилетие.

Для сравнения: "Вояджер-2" тоже летел от Юпитера до Нептуна десять лет. Но это была специально рассчитанная траектория, которая к тому же время от времени корректировалась с помощью двигателей.

Между тем для астероидов и комет, которые не могут вовремя подправить свою траекторию, типичное время такой миграции составляет от десятков тысяч до сотен миллионов лет. Однако, если подобное тело случайно попадёт на открытую авторами "магистраль", оно может проделать этот же путь за десятилетие.

38 небольших тел на траекториях, приводящих к убеганию от Юпитера.
Иллюстрация Natasa Todorovic et al./Science Advances (2020).

В будущем учёные смогут учитывать новые возможности при планировании космических миссий и отслеживании движения астероидов и комет.