Объект 90377 Седна - отдаленный транснептуновый объект, наиболее известный своей высокоэллиптической орбитой длиной 11 390 лет, в настоящее время находится на пути к перигелию (его ближайшее приближение к Солнцу) в 2076 году. После этого Седна снова отправится в глубокий космос и не вернется в течение тысячелетий, что делает этот полет единственной возможностью в жизни (или раз в ~113 жизней) изучить объект из дальних уголков нашей Солнечной системы. В настоящее время в работе еще нет миссий на Седну, но астрономы начинают ее планировать, а идеальная дата запуска для такой миссии быстро приближается, и два лучших стартовых окна появятся в 2029 и 2034 годах.
Седна была открыта в 2003 году астрономом Калифорнийского технологического института Майком Брауном и его командой и была одной из серии потенциальных карликовых планет (наряду с телами аналогичного размера, такими как Хаумеа, Макемаке и Эрис), открытие которых привело к понижению Плутона в 2006 году. Насколько мы можем судить с Земли, Седна примерно того же размера, что и Церера, самый большой объект в поясе астероидов, но ее состав и происхождение сильно отличаются. Ее химический состав предполагает, что она может быть покрыта темно-красноватыми органическими соединениями, известными как толины, тем же материалом, который видели на Плутоне и других объектах пояса Койпера. В отличие от Плутона, здесь обычно слишком холодно, чтобы метан, в изобилии находящийся на ее поверхности, испарялся и выпадал обратно в виде снега, хотя Седна может ненадолго получить азотную атмосферу по мере приближения к Солнцу.
Что действительно отличает Седну от других известных кандидатов на карликовую планету, так это ее огромная орбита, которая выводит ее к внутреннему краю облака Оорта, самой отдаленной области Солнечной системы, где скрываются долгопериодические кометы. Существует несколько конкурирующих теорий, объясняющих, как Седна оказалась в таком положении. Возможно, самой громкой теорией является возможность того, что пока неизвестная девятая планета, возможно, в десять раз больше Земли, нарушила орбиту Седны и выбросила ее и несколько других объектов на сильно вытянутые орбиты. Посещение Седны, вероятно, не решит эту конкретную загадку, но оно многое расскажет нам о составе этих экстремальных транснептуновых объектов.
Добраться до Седны на космическом корабле будет непростой задачей. Даже при самом близком приближении Седна будет находиться всего в 76АЕ от Солнца. Для сравнения, Нептун находится в 30АЕ, а миссии "Вояджер", запущенные в 1977 году, только сейчас пересекают 150АЕ и 125АЕ соответственно. Это означает, что время для запуска нужно планировать уже сейчас.
При планировании миссии на Седну - космический аппарат "Вояджер" - неплохое место для поиска вдохновения. Как известно, они воспользовались удачным расположением планет, чтобы совершить грандиозное путешествие по внешней Солнечной системе, похитив энергию у Юпитера, чтобы набрать скорость и достичь своих более отдаленных целей. Для того, чтобы путешествие на Седну было управляемым, потребуется аналогичная гравитационная помощь. Группа ученых под руководством Владислава Зубко из Института космических исследований Российской академии наук недавно смоделировала серию возможных траекторий к Седне, отдавая предпочтение дате запуска 2029 года как наиболее приемлемому варианту.
Они определили, что траектория 2029 года приведет космический аппарат сначала к Венере, а затем обратно на Землю (дважды), прежде чем пройти мимо Юпитера по пути к Седне, со временем полета около 20 лет, но более оптимальный диапазон в 30 лет. Более длительное время полета увеличило бы высоту космического корабля над Юпитером во время гравитационного маневра, сократив время, затрачиваемое на воздействие вредного излучения газового гиганта.
30-летний план полета также означал бы более медленное прохождение мимо Седны, что дало бы больше времени для сбора данных об объекте. Выбор этого варианта дал бы космическому аппарату относительную скорость 13,70 км/с при прохождении Седны, сопоставимую со скоростью, с которой New Horizons приблизился к Плутону в 2015 году.
В качестве бонуса эта траектория также приведет космический корабль мимо астероида диаметром 145 км под названием Массалия, что предоставит команде дополнительную научную цель для изучения, а также возможность протестировать системы космического корабля.
Вторая траектория, предложенная командой, будет состоять из запуска в 2034 году и обеспечит аналогичный дополнительный облет, на этот раз металлического астероида 16 Психея.
На данный момент неясно, действительно ли миссия на Седну доберется до стартовой площадки со всеми конкурирующими вариантами, доступными для планировщиков миссий в ближайшее десятилетие, но поскольку это наш единственный шанс в ближайшие 11 000 лет, идея обязательно будет рассмотрена должным образом.
Статья Зубко и др. доступна в формате предварительной печати на arXiv.