Путешествие к далеким планетам-гигантам, таким как Уран, сопряжено с колоссальными временными затратами – даже с гравитационной помощью Юпитера полет может длиться до 13 лет. Однако ученые из Исследовательского центра NASA имени Лэнгли предложили инновационный и экономически эффективный способ существенно сократить этот срок и увеличить потенциальную полезную нагрузку будущих миссий. Согласно исследованию, опубликованному группой во главе с Эндрю Гомесом-Дельрио, предлагаемая миссия «Орбитальный аппарат и зонд Урана» (UOP) может использовать технологию аэродинамического торможения (аэрозахвата), аналогичную той, что была успешно применена при посадке марсохода Curiosity на Красную планету.

Аэродинамическое торможение предполагает использование атмосферы планеты для замедления космического аппарата вместо использования большого количества топлива для маневров. Такой метод обладает рядом ключевых преимуществ для полетов в дальний космос: он способен сократить общее время перелета (по некоторым оценкам, вплоть до двух раз, или как минимум на несколько лет), значительно увеличить массу научного оборудования, которое можно взять на борт (за счет уменьшения запасов топлива), а также снизить размер и сложность самой двигательной установки.

Обычно разработка надежной системы аэроторможения требует многих лет и значительных финансовых вложений. Однако, по мнению авторов исследования, для миссии к Урану нет необходимости создавать систему с нуля. Они предлагают модифицировать уже существующий теплозащитный экран (Thermal Protective System, TPS), который успешно защитил спускаемый модуль миссии Mars Science Laboratory при посадке Curiosity. Этот экран, изготовленный из материала CPICA (Conformal Phenolic Impregnated Carbon Ablator), обладает уникальной комбинацией низкой плотности, высокой пористости и отличных теплозащитных свойств, позволяя выдерживать экстремальный нагрев при прохождении через атмосферу. В отличие от миссии Curiosity, где щит защищал аппарат до самой поверхности Марса, в случае с Ураном зонд пройдет через верхние слои его плотной атмосферы для замедления, а затем сбросит TPS перед выходом на стабильную орбиту.

Существенное снижение потребности в топливе за счет аэроторможения напрямую влияет на общую массу космического аппарата и стоимость миссии. Каждый сэкономленный килограмм топлива — это потенциал для добавления более совершенных научных приборов, увеличения надежности конструкции или снижения затрат на запуск.

Исследование также рассматривает другие критически важные аспекты проектирования миссии к Урану, такие как эффективная терморегуляция и системы питания на основе радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ), необходимых для работы вдали от Солнца. Уран, наименее изученный из всех планет-гигантов Солнечной системы, является объектом огромного научного интереса благодаря своему уникальному наклону оси, странной магнитной сфере и потенциальному подповерхностному океану. Он является одним из главных кандидатов на следующий флагманский проект NASA. Применение марсианской технологии аэроторможения делает эту сложную и дорогостоящую миссию значительно более осуществимой.