Какой тип посадочного модуля может совершить посадку на вулканический спутник Юпитера, Ио? Именно этому вопросу посвящена недавняя работа, опубликованная изданием PhysOrg, представленная на региональной студенческой конференции AIAA 2025. Группа студентов-инженеров из компании Spartan Space Systems в Университете штата Сан-Хосе (штат Калифорния, США) исследовала новую концепцию посадки космического аппарата на Ио, планету с самой высокой вулканической активностью в Солнечной системе. Это исследование может помочь ученым и инженерам всех уровней академической и промышленной сферы в разработке новых концепций миссий.

В рамках исследования исследователи представили UNAGI – концепцию миссии, разработанную с использованием магнитного поля Юпитера в качестве «топлива» для спуска аппарата на поверхность Ио без необходимости использования самого топлива. Команда отмечает, что UNAGI черпает вдохновение и технологические концепции из множества действующих космических миссий, включая аппараты NASA «Юнона», «Europa Clipper» и «JUICE» (Исследователь ледяных лун Юпитера) Европейского космического агентства. Из этих трех аппаратов «Юнона» – единственный, кто активно изучает Юпитер, в то время как «Европа Клипер» и «JUICE» в настоящее время находятся на пути к крупнейшей планете Солнечной системы и ее спутникам.

Команда ученых называет этот метод посадки системой электродинамического троса, которая использует мощное магнитное поле Юпитера для взаимодействия с 50-километровым тросом посадочного модуля, что позволяет корректировать траекторию спуска и раскрывать подушки безопасности при посадке. После этого научные приборы начнут свою миссию по изучению внутреннего состава Ио, изменений поверхности, вызванных вулканической активностью, выбросами газов, тектонической активности, а также взаимодействиями Ио с магнитным полем Юпитера и сравнению процессов на Ио с другими галилеевыми лунами (Европой, Ганимедом и Каллисто).

«В контексте дальнего космоса и даже околоземных миссий бестопливные двигатели необходимы и важны по нескольким причинам», — отмечается в исследовании. «Использование EDT (electrodynamic tether propulsion system) обеспечивает максимальную экономию топлива за счет использования среды, в которой функционирует наш космический аппарат. Система EDT также может обладать преимуществами за счет долговечности. Если спутникам или зондам не потребуется дозаправка, они теоретически могут оставаться на орбите гораздо дольше, потенциально бесконечно. Все эти полезные характеристики в конечном итоге определяют самое главное преимущество системы EDT: стоимость».

Как уже отмечалось, Ио — самая вулканически активная планета Солнечной системы, на которой расположены сотни действующих вулканов и лавовых полей. Эта вулканическая активность вызвана взаимодействием Ио с мощной гравитацией Юпитера, которая растягивает и сжимает этот гораздо меньший по размеру спутник во время его движения по орбите.

Хотя Ио совершает один оборот вокруг Юпитера всего за 42,5 часа (1,77 суток), расстояние Ио до Юпитера за это время меняется, то приближая, то удаляя его от Юпитера на протяжении всей орбиты. При приближении Ио гравитация Юпитера сжимает его, а при удалении от него это напряжение ослабевает. За миллионы лет это растяжение и сжатие приводит к возникновению трения внутри Ио, что, в свою очередь, приводит к выделению тепла, что и приводит к появлению сотен действующих вулканов, которые мы видим сегодня.

Хотя космический аппарат NASA «Юнона» получил несколько снимков Ио, единственным космическим аппаратом, изучавшим Ио подробно, является космический аппарат «Галилео», который исследовал Юпитер и его галилеевы спутники с декабря 1995 года по сентябрь 2003 года. За это время «Галилео» получил бесчисленное количество снимков поверхности Ио, включая активные шлейфы, кальдеры и лавовые поля.

Учитывая активную вулканическую деятельность на поверхности Ио, посадка космического аппарата может оказаться сложной задачей, но это исследование демонстрирует, как новые концепции могут проложить путь к посадке первого космического аппарата на спутник с вулканической активностью, тем самым узнавая больше о его формировании и эволюции.

Изображение: Ио