Направление зонда к солнечной гравитационной линзе – уникальному явлению, возникающему благодаря гравитации Солнца на удалении 650–900 астрономических единиц, – представляется наиболее эффективным методом для получения высококачественных изображений потенциально пригодных для жизни экзопланет. В этой области стало бы возможно не только выявить состав атмосферы удалённой планеты, но и рассмотреть крупные элементы её поверхности. Тем не менее, это место находится почти в четыре раза дальше, чем достиг аппарат Voyager 1, и выходит за рамки возможностей существующих технологий.

В новом исследовании ключевая фигура, Слава Турышев (Slava Turyshev) из Лаборатории реактивного движения NASA, изучил, какие типы двигателей могли бы потенциально доставить зонд к цели за приемлемое время. Работа демонстрирует, что для выполнения этой задачи обычные ракетные двигатели и использование гравитационных маневров с планетами оказались бы неэффективными.

Согласно расчётам специалиста, для достижения гравитационной линзы за 20 лет, аппарату потребуется развить скорость приблизительно в 154 километра в секунду. Этот показатель близок к достижениям современных космических аппаратов, однако поддержание подобной скорости в течение десятилетий с использованием ныне существующих двигательных установок не представляется возможным.

В качестве одного из возможных решений в проекте предлагается использование солнечных парусов — масштабных отражающих конструкций, движущихся под воздействием солнечного света. В паре с гравитационным манёвром, то есть использованием гравитационного поля Солнца для ускорения, они могли бы, в теории, уменьшить время полёта до 20–30 лет. Но для реализации этого необходимо приблизиться к Солнцу на очень короткое расстояние, где существующие материалы не смогут противостоять воздействию высокой температуры.

Солнечные паруса также неэффективны для выполнения сложных задач. На удалении нескольких сотен астрономических единиц солнечного излучения становится недостаточно, поэтому телескопу понадобится собственный источник энергии, такой как радиоизотопный генератор. Наличие такого генератора значительно уменьшает выгоду от использования солнечных парусов.

В качестве более перспективной замены автор рассматривает использование ядерной электрореактивной тяги, где реактор обеспечивает энергией ионные двигатели. Такой аппарат, способный доставить на борт груз весом около 800 килограммов, мог бы достичь пункта назначения за 27–33 года и при этом обеспечивать электроэнергией научное оборудование. Основное препятствие заключается в необходимости массивных радиаторов для рассеивания тепла, которые затруднительно интегрировать в конструкцию ракеты.

По мнению экспертов, наиболее многообещающим представляется сочетание ядерной электрической и ядерной тепловой тяги. В этой конфигурации мощный тепловой двигатель используется для быстрого ускорения, к примеру, при маневре Оберта у Солнца, после чего аппарат переходит в более экономичный режим, предназначенный для длительных перелетов. Данная схема, как предполагается, способна уменьшить время полета до менее чем два десятилетия.

В отличие от обычных телескопов, миссия к гравитационной линзе будет иметь совершенно иную конструкцию. Аппарат не будет останавливаться на определенном расстоянии от объекта, а продолжит движение вдоль фокальной линии на сотни астрономических единиц, непрерывно накапливая информацию. Это подразумевает, что у исследователей появится только одна возможность для изучения выбранной экзопланеты, поскольку оперативно изменить траекторию миссии будет невозможно.

В завершение автор отмечает, что перед запуском зонда в тридцатилетний полёт, астрономам необходимо освоить точный выбор объектов исследования. В противном случае, миссия, несмотря на свою значимость как технического прорыва, может не предоставить ответ на ключевой вопрос о существовании жизни за пределами нашей планеты.