Меркурий без топлива: миссия на солнечном парусе

Меркурий — ближайшая к Солнцу планета и одновременно одна из самых труднодоступных для космических аппаратов. Чем ближе зонд подлетает к ней, тем сильнее притяжение Солнца разгоняет его, и затормозить без огромного запаса топлива становится почти невозможно. Именно поэтому исследований Меркурия так мало. Но учёные из Университета Брауна предложили нестандартный выход: а что если лететь туда вовсе без топлива?

Их концепция называется Mercury Scout — небольшой космический зонд, который будет двигаться исключительно за счёт давления солнечного света на огромный парус. Идею солнечного паруса впервые высказал ещё Иоганн Кеплер в XVII веке, однако на практике такие аппараты начали летать лишь в XXI веке. Японский зонд IKAROS в 2010 году и американский LightSail-2 в 2019-м уже доказали, что технология работает. NASA также успешно развернуло новую парусную систему ACS3 в 2024 году.

Mercury Scout предлагает пойти дальше и отправить парусный аппарат в настоящую научную экспедицию к другой планете. Парус площадью около 2500–5000 квадратных метров — примерно с половину футбольного поля — развернётся сразу после выхода зонда на орбиту вокруг Земли. Материал паруса похож на тот, что используется в тепловом экране космического телескопа Джеймса Уэбба: сверхтонкая алюминизированная плёнка толщиной всего 2,5 микрона. Долететь до Меркурия зонд сможет примерно за 3,8–7 лет — в зависимости от размера паруса и условий запуска.

Главная научная задача миссии — детальная съёмка поверхности Меркурия с разрешением до одного метра на пиксель. Это на порядок лучше, чем могла обеспечить предыдущая миссия NASA MESSENGER: у неё разрешение камеры составляло около 20 метров. Такая детализация позволит изучить геологическую историю планеты, понять, какие процессы происходят в её тонкой коре, и поискать следы недавней геологической активности. Кроме того, отражённый свет от паруса планируется использовать как дополнительный источник освещения для кратеров у полюсов, куда никогда не заглядывает Солнце, — там могут скрываться залежи водяного льда.

Ещё один важный плюс солнечного паруса — долговечность. Без топливных баков, которые рано или поздно пустеют, зонд способен работать значительно дольше обычного. Исследователи рассчитывают на шесть лет активной работы на орбите Меркурия, а в лучшем случае — и все десять.

Mercury Scout задуман как так называемая Discovery-миссия NASA — относительно недорогой проект стоимостью менее миллиарда долларов. Для сравнения: именно таким классом миссий была и MESSENGER, первый аппарат, вышедший на орбиту Меркурия. Пока концепция существует только на бумаге и нуждается в дальнейшей проработке, однако авторы исследования уверены: никаких принципиальных физических препятствий для её реализации нет.