Ближайшая к Солнцу планета Меркурий долгое время оставалась одной из самых сложных для исследований. Огромная гравитация Солнца существенно увеличивает скорость космических аппаратов при приближении к планете, что требует больших затрат топлива для торможения и выхода на орбиту.
Теперь группа исследователей из Университета Брауна предложила концепцию миссии Mercury Scout, которая может решить эту проблему без использования топлива. Проект был представлен на 57-й Лунной и планетарной научной конференции и предполагает использование солнечного паруса — устройства, которое позволяет космическому аппарату двигаться под действием солнечного излучения.
Mercury Scout планируется реализовать в рамках миссии класса Discovery НАСА — относительно недорогой программы с бюджетом менее одного миллиарда долларов. Для сравнения, первая миссия на орбиту Меркурия, MESSENGER, также относилась к классу Discovery.
Ключевым элементом аппарата станет солнечный парус, который позволит не только обходиться без топлива, но и управлять направлением и маневрированием. Благодаря упрощенной конструкции и меньшим размерам, использование паруса также способно продлить срок службы аппарата, увеличивая объем собираемых научных данных.
До этого в космосе солнечные паруса применялись лишь на японском аппарате IKAROS в 2010 году и на LightSail-2 Планетарного общества в 2019 году. В апреле 2024 года НАСА протестировало технологию Advanced Composite Solar Sail System (ACS3), которая успешно развернула паруса в августе 2024 года и находится на низкой околоземной орбите.
Главной научной задачей Mercury Scout станет геологическая съемка Меркурия с помощью узкоугольной камеры (NAC) высокого разрешения — до 1 метра на пиксель. Для сравнения, камера MESSENGER обеспечивала разрешение до 20 метров на пиксель, а лунный разведывательный орбитальный аппарат НАСА — до 0,5 метра.
С помощью NAC исследователи планируют изучить толщину коры Меркурия (около 26 километров), текущую или недавнюю геологическую активность, а также сопоставить результаты с данными прошлых миссий. В рамках проекта NAC станет единственной научной полезной нагрузкой аппарата.
Аппарат будет двигаться по сильно эллиптической орбите на расстоянии от 200 до 10 000 километров от поверхности Меркурия. Для связи предусмотрена плоская антенна, аналогичная использовавшейся на MESSENGER и японской миссии Akatsuki.
«Концепция Mercury Scout демонстрирует, что упрощенная полезная нагрузка в сочетании с солнечным парусом позволяет эффективно изучать эволюцию поверхности Меркурия», — отмечают авторы исследования. Они уточняют, что несмотря на технические вызовы, такие как стабильность наведения и термостойкость, никаких фундаментальных физических препятствий для получения изображений метрового масштаба с орбиты Меркурия без топлива не существует.
