Doit-on voler vers Sedna en 2029 ?

Des chercheurs du Département de dynamique spatiale et de traitement mathématique de l'information de l'IKI RAS ont calculé un scénario pour une mission vers la lointaine Sedna, une planète naine du système solaire dont l'orbite est au-delà de l'orbite de Neptune.

En 2075, Sedna doit passer son périhélie, le point de son orbite le plus proche du Soleil. Et il semble que l'humanité d'aujourd'hui ait une rare opportunité d'envoyer un vaisseau spatial vers ce corps et d'attendre le résultat. La prochaine fois, la planète ne s'approchera si près du Soleil qu'après 10 000 ans. "Meeting with Sedna" peut nous donner des informations vraiment uniques sur la substance à partir de laquelle notre système solaire a été construit il y a des milliards d'années.

Une équipe de chercheurs dirigée par Vladislav Zoubko et Alexandre Soukhanov a simulé un scénario de mission spatiale pour étudier Sedna qui pourrait être envoyée dans l'espace en 2029-2037. Un article analysant les trajectoires de vol possibles a été publié dans la revue Advances in Space Research et est disponible dans les archives électroniques de prépublication arXiv.org .

Elle a été découverte en 2003, alors que la planète se trouvait à une distance d'environ 80 unités astronomiques du Soleil (une unité astronomique, UA, est la distance moyenne de la Terre au Soleil, un peu moins de 150 millions de kilomètres).

Le diamètre de Sedna est estimé à environ 1000 km (c'est environ la moitié de celui de Pluton). Une caractéristique de Sedna est une orbite exceptionnellement allongée, une révolution complète qui prend plus de 10 000 ans. A l'aphélie, le point le plus éloigné de son orbite du Soleil, Sedna le quitte à une distance d'environ 1000 UA, et au périhélie s'approche "seulement" de 76 UA. A titre de comparaison, Pluton a les mêmes paramètres à 49,3 UA. et 29,5 u.a.

Sedna approche maintenant du périhélie. Et bien que la distance jusqu'à elle reste énorme, néanmoins, l'humanité est déjà capable d'y envoyer un vaisseau spatial, et les descendants de ses développeurs peuvent attendre les résultats d'une telle mission.

Les chercheurs de l'IKI RAS ont pris le lancement de la mission dans la période 2029-2037 comme point de départ et ont estimé le temps qu'il faudrait pour atteindre Sedna.

En général, Sedna sera encore à portée de la Terre pendant assez longtemps, donc théoriquement, vous pouvez partir en expédition n'importe quelle année. Mais en pratique, pour atteindre la planète "directement", il faut soit gagner une vitesse énorme - au-delà des possibilités existantes, soit voler pendant très longtemps - plus de cent ans.

Dans les vols interplanétaires, les manœuvres dites de gravité sont souvent utilisées pour résoudre le problème de l'obtention de la vitesse souhaitée. Passant à proximité des grandes planètes, le vaisseau spatial, pour ainsi dire, "emprunte" une partie de leur énergie orbitale et modifie sa vitesse et sa direction de vol selon les besoins des créateurs. Grâce à la manœuvre gravitationnelle, il est possible de gagner la vitesse requise, en consommant très peu de carburant. Mais de tels schémas imposent de fortes restrictions sur le moment de lancement: les planètes doivent être dans la configuration "correcte".

En étudiant le scénario de la mission, Vladislav Zubko, Alexander Sukhanov et leurs collègues ont fixé des limites à la vitesse dont l'appareil a besoin pour se développer, ainsi qu'au temps de vol total - cela ne devrait pas prendre plus de 50 ans. Ils ont envisagé plusieurs schémas de manœuvres gravitationnelles utilisant Vénus, la Terre, Jupiter, Saturne et Neptune. Pour chaque scénario, une augmentation de la vitesse que l'appareil peut recevoir pendant les vols, et le temps pendant lequel il atteindra l'objectif final - Sedna, a été estimé.

Il s'est avéré que 2029 est la plus «favorable» pour le lancement: avec des restrictions raisonnables sur les coûts totaux de carburant et les survols de Vénus, de la Terre et de Jupiter, le temps de vol vers Sedna peut être inférieur à 18 ans. Avec les mêmes restrictions et le début de la mission en 2031 et 2034, le temps de vol le plus court vers Sedna sera respectivement de 26 et 23 ans. Le lancement en 2034 présente une autre possibilité : en plus des survols de Vénus, de la Terre et de Jupiter, un survol rapproché de Neptune pourrait être utilisé. Cependant, cela entraînera une diminution des coûts totaux de carburant uniquement avec une durée de vol d'au moins 27 ans. Les lancements en 2033, 2036 et 2037 se sont révélés énergétiquement moins rentables.

Un des scénarios de mission: Le lancement de l'appareil a lieu le 29 octobre 2029, arrivée à Sedna le 25 octobre 2059. Des manœuvres de gravité sont prévues pour Vénus, la Terre, Jupiter, ainsi qu'une inclusion de moteurs pour changer l'orbite pendant le mouvement.

Mais un scénario de mission possible n'est pas seulement déterminé par la vitesse et les coûts de carburant, de nombreux autres facteurs doivent être pris en compte. Par exemple, en vol près de Jupiter, ses puissantes ceintures de rayonnement peuvent endommager l'électronique embarquée, il est donc nécessaire soit de doter l'appareil d'une radioprotection supplémentaire, soit d'assurer le vol de Jupiter à une distance suffisamment grande.

Le scénario de la mission ne prévoit pas d'entrer en orbite autour de Sedna - cela nécessiterait des quantités inacceptables de carburant. L'appareil volera près de la planète naine, similaire à la sonde New Horizons qui a survolé Pluton en 2015 et a exploré cette planète à partir d'une trajectoire de survol. Soit dit en passant, de la même manière, la comète de Halley a été étudiée à partir d'une trajectoire de survol en 1986, y compris par le vaisseau spatial soviétique Vega.

En route vers Sedna, le vaisseau spatial pourrait également s'approcher de certains astéroïdes de la ceinture principale et les explorer en cours de route. Parmi les candidats à l'approche figuraient des astéroïdes aussi gros que (20) Massalia (145,5 km de diamètre) et (16) Psyché (253,2 km), leur passage est possible lors de leur lancement, respectivement, en 2029 et 2034.

Les planètes naines et autres objets en dehors de l'orbite de Neptune sont des mondes lointains, froids et pratiquement inconnus de nous.

Un vol vers de tels corps célestes peut apporter de nombreuses informations précieuses sur le passé du système solaire, car ces objets sont censés contenir la substance "originaire" à partir de laquelle ils ont été formés. Et Sedna, en tant que l'un des plus grands objets trans-neptuniens connus aujourd'hui, intéresse particulièrement les scientifiques. Et la prochaine visite de Sedna dans la zone accessible aux observations depuis la Terre devra attendre plus de 10 000 ans.

Sources: IKI et Roscosmos ; Crédits d'illustration IKI/NASA