基于气动捕获的快速天王星轨道器任务

在太阳系外缘的遥远区域，冰巨星仍是唯一一类尚未使用轨道器进行研究的行星。2023—2032 行星科学十年调查强调了冰巨星在理解太阳系起源、形成与演化方面的重要性。天王星巨大的日心距离带来了相当大的任务设计挑战，其中最重要的是能够在合理时间内抵达天王星。本研究给出了两个由气动捕获赋能的短飞行时间、快速天王星轨道器任务轨迹示例，并凸显了气动捕获带来的巨大益处。第一个是 EEJU 轨迹，发射窗口为 2031 年 7 月，飞行时间为 8 年。第二个是 EJU 轨迹，发射窗口为 2034 年 6 月，飞行时间仅 5 年。使用猎鹰重型一次性运载火箭，两条轨迹可用的发射能力分别为 4950 kg 和 1400 kg。两条轨迹均具有 20 km/s 的高到达速度，为气动捕获提供了足够的走廊宽度。与耗时 13 至 15 年的推进式入轨架构相比，快速轨迹显著缩短了飞行时间。