Был ли когда-либо запущен какой-либо зонд на высокоэллиптическую орбиту, скажем, за 20-30 лет до обращения вокруг Солнца?

Наиболее близким к этой конструкции был зонд «Улисс », который оказался на гелиоцентрической орбите с большой полуосью 3,37 а.е., эксцентриситетом 0,603 и периодом обращения 6,2 года. ( Орбитальные элементы доступны здесь. ) Он был запущен в 1990 году и работал примерно до 2008 года.

Однако цель этого зонда заключалась не в том, чтобы делать снимки из глубокого космоса, а в том, чтобы получить снимки Солнца, в частности, его полюсов. Чтобы вывести космический корабль на полярную орбиту, пришлось бы избавиться от большого количества импульса в плоскости Солнечной системы и добавить кучу импульсов перпендикулярно плоскости; и, как мы все знаем, лучший способ получить большую дельта-V — отправиться к Юпитеру. Итак, корабль отправился к Юпитеру и использовал свою гравитацию, чтобы вылететь из плоскости Солнечной системы. (Если посчитать, перигелий орбиты Улисса составляет около 5,4 а.е., что можно признать радиусом орбиты Юпитера.)

Улисс занимался наукой, когда впервые пролетел мимо Юпитера, но большая часть его последующего сбора данных была ограничена временем (более трех оборотов), когда он находился над полюсами Солнца. Когда он вернулся к Юпитеру после своей первой орбиты, Юпитер, конечно же, прошел по своей орбите, и там было не на что смотреть. (Очевидно, что в то время он проводил некоторые «дальние наблюдения» за Юпитером, но это не был пролет с близкого расстояния — около 0,8 а.е. от него. )

30-летнюю миссию трудно спроектировать. «Вояджеры» до сих пор живы (более или менее) спустя 30 лет, но это не только мастерство, но и удача.

Зонд также должен быть большим:

• ему нужно достаточно топлива, чтобы маневрировать рядом с чем-то интересным (например, с КВО или кометой).
• ему нужен радар, чтобы найти эти объекты. Радары большие и потребляют много энергии (для необходимых расстояний десятки киловатт, если не мегаватты), поэтому вам нужен ядерный реактор.
• возврат пробы (главная причина разработки датчика с возможностью возврата) сложен, и мы делали это всего несколько раз с использованием беспилотных датчиков.

«Вояджер» — едва ли не самый большой объект, который мы можем отправить в пояс Койпера на данный момент, эта миссия должна быть во много раз тяжелее.

Итак, мы говорим об очень дорогой миссии с очень расплывчатой ​​целью и низкой вероятностью успеха.

Учитывая реалии исследования планет (всего несколько миссий в год, жесткие бюджетные ограничения), будут финансироваться только те миссии, которые с наибольшей вероятностью увенчаются успехом.

Не существует космического корабля, который работает точно так, как вы предлагаете. Ближайшим, вероятно, был Кассини, который находился на эллиптической орбите, чтобы достичь орбиты вокруг Сатурна, или Улисс, который использовался для обращения вокруг полюсов Солнца, как объяснил @MichaelSeifert. Почему бы и нет? Причин довольно много. Давайте посмотрим на несколько.

1. То, что у вас эллиптическая орбита вместо траектории убегания, является результатом скорости. Траектория отступления — это быстрая траектория. Чтобы «Новые горизонты» просто встретились с Плутоном и вернулись домой, потребуется около ста лет (примерно половина его орбитального периода, что является общим практическим правилом для таких объектов). Это очень много времени, и люди не захотят так долго ждать своих данных.
2. Быстрая отправка данных назад — это хорошо, но это не обязательно. New Horizons сможет отправлять свои данные в течение 18 месяцев. Даже если бы он мог каким-то образом отскочить и вернуться домой с той же скоростью, что и туда, он не смог бы отправить данные обратно намного быстрее, так как в это время он все еще находился бы далеко.
3. После этого у New Horizons есть и другие потенциально полезные миссии.

Суть в том, что быстрее, дешевле и лучше просто позволить космическому кораблю двигаться своим путем.

Я предполагаю, что это потому, что «доставка данных, когда они возвращаются», не так хороша, как кажется.

Мы получаем данные от New Horizons очень хорошо (хотя и медленно), и я думаю, что это всегда будет перевешивать преимущества физического приближения космического корабля. Свет распространяется очень, очень быстро, и близость точки передачи не имеет большого значения для канала передачи данных.

Главное, однако, заключается в том, что космический корабль в конечном итоге станет бесполезным на своей гелиоцентрической орбите, потому что Плутон двинулся бы дальше, когда зонд вернется в афелий на своей второй орбите. Пролетный зонд, такой как «Новые горизонты», может собирать данные с других объектов пояса Койпера, а затем и за пределами гелиосферы.

^{Траектория «Новых горизонтов» на пути к бегству из Солнечной системы после облета Плутона и, надеюсь, изучения новых миров за его пределами. (Предоставлено НАСА )}