Китайский Межзвездный экспресс

[Athlon]

В в свежем выпуске http://jdse.bit.edu.cn/sktcxb/en/article/2025/5?  китайского журнала  Journal of Deep Space Exploration , выпускаемом  Пекинским университетом, опубликован ряд примечательных статей о перспективной миссии "Межзвездный экспресс" (ранее известной как Shensuo). Полные тексты статей на китайском (да ещё и в pdf), я их перевел с помощью ИИ.

Первая статья Research on the Schemea and Key Technology of Solar System Boundary Exploration Mission https://jdse.bit.edu.cn/sktcxb/en/article/doi/10.3724/j.issn.2096-9287.2025.20250050 , привожу ее полностью, объем хотя и велик, но она стоит этого:

Проектирование миссии по исследованию границы Солнечной системы и ключевые технологии
У Уэйжэнь¹ ², Тан Юйхуа¹ ², Су Цзюньчэнь¹, Сун Юйци¹, Чэнь Сяо¹ ³,
 Чжан Тяньчжу¹, Чэнь Цзяньюэ⁴, Хань Чэнчжи⁵, Ян Чжунвэй⁶

• Национальная ключевая лаборатория «Лаборатория глубинного космоса» (TianDu Lab), Хэфэй 230036
• Центр программы лунных и космических проектов Китайского национального космического управления, Пекин 100190
• Шанхайский институт проектирования спутников, Шанхай 201109
• Шанхайский институт системной космической техники, Шанхай 201109
• Пекинский институт общих проектных работ по КА, Пекин 100094
• Государственный центр космических наук Академии наук Китая, Пекин 100190

Аннотация
В рамках задачи исследования границы Солнечной системы на основе научных вопросов, связанных с формированием и эволюцией Солнечной системы, физикой гелиосферы и свойствами межзвёздной среды, сформулированы научные цели миссии по исследованию границы Солнечной системы. В соответствии с целями выполнен анализ требований и предложена предварительная концепция миссии, включающая общий план двух запусков — «носовой» и «хвостовой» миссий. В обоих случаях используется ракета-носитель «Чанчжэн-5». Последовательность манёвров «носовой» миссии: Земля–Земля–Юпитер; «хвостовой» миссии: Земля–Юпитер. На этой основе, с учётом сложностей миссии, подробно рассмотрены вопросы проектирования платформы КА, системы ядерного энергоснабжения и конфигурации научной аппаратуры. Предложена схема конструкции аппарата на базе космической ядерной энергоустановки мощностью 1 кВт(эл.), что может служить ориентиром для реализации китайского проекта исследования границы Солнечной системы.
Ключевые слова: исследование границы Солнечной системы; планирование миссии; ядерный энергоблок космического аппарата; ключевые технологии
Введение
Под глубинным космическим зондированием понимаются исследования Луны и более удалённых небесных тел и космической среды. С 1957 г., с начала космической эры, было запущено множество аппаратов для исследования дальнего космоса: «Пионеры-10/11», «Вояджеры-1/2», «Новые горизонты». После выполнения научных программ в различных областях Солнечной системы эти аппараты покинули внутренние области и продолжают полёт к границе Солнечной системы и дальше, в звёздное пространство.
Под границей Солнечной системы понимают область на внешнем краю гелиосферы, образованном ударной волной терминального перехода солнечного ветра и гелиопаузой, на расстоянии порядка 70–150 а.е. от Солнца. Это фронт зона взаимодействия солнечного ветра с межзвёздной средой и «белое пятно» исследований: крайне далёкая, тёмная и холодная область. Исследование границы Солнечной системы имеет важное научное значение и серьёзные инженерные вызовы.
С научной точки зрения оно позволит раскрыть крупные проблемы — структуру межпланетной среды, происхождение и эволюцию вещества Солнечной системы, механизмы взаимодействия солнечного ветра и межзвёздной среды. С инженерной точки зрения такие задачи стимулируют прорывное развитие технологий энергоснабжения в дальнем космосе, связи на сверхбольших расстояниях и сверхнадёжных длительно работающих аппаратов.

Существующее знание о границе Солнечной системы получено двумя способами: in situ-измерениями и дистанционными наблюдениями.
In situ. NASA в 1972 и 1973 гг. запустило «Пионер-10» и «Пионер-11» — первые миссии по исследованию внешней гелиосферы, основной задачей которых были Юпитер и Сатурн, а исследования внешней гелиосферы выполнялись как расширение программы. Из-за ограничений по энергии связь с Землёй была потеряна в 2003 г. (на ~80 а.е.) и 1995 г. (на ~43 а.е.) соответственно. Хотя «Пионеры» не пересекли непосредственно гелиопаузу, их данные показали, что граница Солнечной системы динамична и неоднородна, и заложили базовые модели для последующих миссий.
«Вояджер-1» и «Вояджер-2» были запущены в 1977 г. и выполнили пролётные исследования Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. На расстоянии 80–95 а.е. они пересекли терминальный ударный фронт солнечного ветра, а на ~120 а.е. — гелиопаузу, выйдя в межзвёздное пространство. По состоянию на июнь 2025 г. «Вояджер-1» и «Вояджер-2» находились на расстоянии примерно 165 и 140 а.е. от Солнца соответственно. Эти миссии значительно расширили понимание взаимодействия гелиосферы с межзвёздной средой, однако из-за того, что они изначально не проектировались под задачу исследования границы Солнечной системы, возможности оказались ограничены: нехватка энергии на позднем этапе, неполный набор приборов (нет измерителей нейтральных частиц и захваченных ионов), старение и снижение точности приборов, ограниченная скорость передачи данных. Многие ключевые вопросы остались без ответа.
«Новые горизонты», запущенные в 2006 г., предназначены в первую очередь для исследования Плутона, Харона и объектов пояса Койпера. К июню 2025 г. аппарат находился на расстоянии около 60 а.е., на краю пояса Койпера, двигаясь во внешнее пространство со скоростью ~2,96 а.е. в год; ожидается, что около 2040 г. он достигнет гелиопаузы. Однако на борту нет магнитометра и детекторов космических лучей, поэтому научный результат именно по границе Солнечной системы будет ограниченным.
Дистанционные наблюдения. В 2008 г. был запущен спутник IBEX (Interstellar Boundary Explorer), движущийся по орбите вокруг точки Лагранжа L1 системы Земля–Солнце. Его задача — исследование области взаимодействия гелиосферы с межзвёздной средой. IBEX впервые построил карту всей границы Солнечной системы и обнаружил так называемую «ленту» — полосу повышенного потока энергичных нейтральных атомов (ENA) на границе гелиосферы. Эта лента лежит между траекториями пересечения терминального ударного фронта «Вояджером-1» и «Вояджером-2», однако сами «Вояджеры» не проходили через неё, поэтому прямых измерений нет. Это открытие перевернуло существовавшие теоретические представления, и происхождение ленты требует дальнейшей проверки in situ.
В целом существующие миссии имеют три крупных недостатка:

• Неполное пространственное покрытие. Не было in situ-измерений в области хвоста гелиосферы, отсутствует целостная картина структуры границы.
• Пропуск ключевых областей. «Вояджеры» не заходили в область нейтральной ленты ENA, являющейся критической зоной взаимодействия солнечного ветра и межзвёздной среды.
• Неполный набор приборов и ограниченный канал связи. Невозможно полностью удовлетворить требования к измерениям среды на границе Солнечной системы.

С учётом этих недостатков в последние годы Китай начал проработку национальной миссии по исследованию границы Солнечной системы: анализ научного фона, ключевых вопросов и научных целей. Концепция предполагает два запуска — один зонд в направлении «носа» (в сторону движения Солнца относительно межзвёздной среды) и один в направлении «хвоста», для комплексных измерений всей границы.
Настоящая работа, опираясь на предыдущие исследования и на уровень развития китайских космических технологий, рассматривает окна запусков в 2030–2040 гг., формирует план миссии и схему конструкции аппарата, предлагая вариант инженерной реализации.
1. Цели миссии
1.1. Направления зондирования
Наиболее ценные области для исследования границы Солнечной системы — это:

• область «носа» гелиосферы, обращённая к центру Галактики;
• область хвоста, противоположная центру Галактики;
• высокоширотные области, перпендикулярные плоскости эклиптики.

• Направление «носа». Планируется зондирование терминального ударного фронта и гелиопаузы в области «носа», гелиосферы-оболочки, области ленты ENA, ударной волны-«лука», стенки нейтрального водорода и т.п. Это позволит уточнить структуру границы гелиосферы и характеристики межзвёздной среды, выяснить динамику эволюции солнечного ветра и механизмы его взаимодействия с межзвёздной средой, а также лучше понять распределение крупных тел во внешней Солнечной системе (включая систему Юпитера) и общие закономерности эволюции Солнечной системы.
• Направление хвоста. Планируется измерение терминального ударного фронта и структуры хвоста гелиосферы, малоизученной области «четырёхлистника», гравитационного фокуса межзвёздного вещества, распределения межзвёздной пыли и т.д.
• Полярные области. Полёт зонда по траектории, существенно наклонённой к плоскости эклиптики, позволит выполнить in situ-измерения высокоширотной солнечной среды и характеристик межзвёздного вещества, а также изучать транспорт космических лучей через всю гелиосферу и влияние внешней галактической среды.

Кроме того, траектории в направлениях «носа» и хвоста должны проходить близко к плоскости эклиптики, чтобы по пути можно было максимально эффективно исследовать астероиды главного пояса, кентавров, объекты пояса Койпера и кометы.
1.2. Научные цели
С учётом вышеуказанных направлений и опираясь на области наук о гелиосфере и планетах, для двух миссий (в направлении «носа» и хвоста) сформулированы четыре уровня общих научных целей:

• Исследование «безлюдной зоны». Изучить ключевые области на границе Солнечной системы и в межзвёздной среде.
  
  • Впервые выполнить in situ-измерения ленты ENA в области «носа», ударной волны-«лука», четырёхлистниковой структуры хвоста, гравитационного фокуса межзвёздного вещества и др.
  • Исследовать нейтральную водородную стенку, межзвёздное магнитное поле, межзвёздные облака пыли и другие объекты межзвёздного пространства.
• «Полная картина» гелиосферы. Выяснить общую форму и структуру гелиосферы, а также законы динамики солнечного ветра и его взаимодействия с межзвёздной средой.
  
  • Впервые для разных уровней солнечной активности (минимум/максимум) и различных межзвёздных условий получить полную картину формы гелиосферы и её вариаций.
  • Исследовать неоднородности в хвостовой части (терминальный ударный фронт, гелиошеath, полярный «струйный поток»), распространение и эволюцию солнечных бурь, сверхнагретых ионов и турбулентности, процессы захвата ионов и происхождение и модуляцию космических лучей.
• «Тени гигантов». Изучить свойства планетных систем и космическую погоду в их окрестности.
  
  • Исследовать динамику атмосферы и состав системы Юпитера и его спутников, уточнить их орбиты.
  • Раскрыть особенности космической погоды в окрестности гигантских планет — взаимодействие магнитосферы и солнечного ветра, взаимодействие спутников и магнитосферы и т.д.
• «Археология» Солнечной системы. Изучить происхождение и эволюцию малых тел, свойства внегалактического фонового излучения, искать возможное местонахождение девятой планеты, проводить астрофизические эксперименты по высокоэнергетическому излучению.
  
  • Исследовать происхождение и эволюцию малых тел, спектр и происхождение внегалактического фонового света и высокоэнергетических фотонов.
  • Осуществлять мульти-мессенджерные исследования: искать высокоэнергетические электромагнитные «ответы» на события гравитационных волн, тёмной материи, нейтрин и т.п., а также проводить эксперименты по общей теории относительности и другим фундаментальным физическим теориям в космосе.

2. Анализ требований к миссии
По сравнению с предыдущими китайскими миссиями дальнего космоса исследование границы Солнечной системы сталкивается с экстремальными условиями: «очень далеко», «очень темно» и «очень холодно». Это приводит к новым требованиям: автономный источник энергии, очень большой срок службы, повышенная устойчивость к внешней среде и т.д.
2.1. Требования к орбитальному проектированию
Задачи зондирования требуют достаточно точного выхода в заданные области; отклонение от зон «носа» и хвоста существенно снизит научную эффективность.
Для «носовой» миссии предпочтительной является область, где радиус-вектор аппарата в гелиоцентрической системе J2000 имеет долготy ~255° и широту 0...5°. Дополнительная область — «крыловья» с долготой 270...300° и широтой 0...5°. Для хвостовой миссии целевая область — долготa 75°, широта –5...0°. Возможные расстояния по направлению хвоста оцениваются как 70–75 а.е. и 125–130 а.е.
Фиксированное направление полёта и огромная дистанция означают, что аппарат должен иметь очень высокую орбитальную энергию; требуется использование наиболее мощной ракеты и гравитационные манёвры.
2.2. Требования к энергоснабжению
Энергоснабжение — ключевой фактор, ограничивающий дальность миссии. Традиционная схема «солнечные батареи + аккумуляторы» широко применяется, но для расстояний >80 а.е. она неприменима. Поток солнечного излучения убывает пропорционально квадрату расстояния: освещённость на Марсе ~43 % земной, на Юпитере ~4 %, а у границы Солнечной системы её можно практически игнорировать. С уменьшением освещённости падает фототок солнечных батарей и их мощность.
Например, солнечный зонд «Юнона» имеет суммарную площадь панелей 72,9 м² (эффективная площадь 45 м²), но на орбите Юпитера выдаёт лишь 460–490 Вт. Поэтому полностью полагаться на солнечную энергию нельзя — нужен ядерный источник как основной.
Космические ядерные источники делятся на радиоизотопные генераторы (RTG) и реакторные установки. RTG используют изотоп плутоний-238, который дорог, сложен в производстве, и в Китае нет возможности его массового изготовления. Реакторные системы на основе деления урана-235, напротив, уже имеют определённую технологическую базу и являются предпочтительным вариантом. Исходя из текущих возможностей и потребностей аппарата, мощность космического ядерного реактора в этой миссии принята равной 1 кВт(эл.).
2.3. Требования к двигательной установке
Даже при использовании гравитационных манёвров стартовый энергетический параметр C³ (скорость убегания) для выхода к границе Солнечной системы значительно превышает грузоподъёмность существующих ракет. Для увеличения C³ предлагается схема «платформа + разгонный блок» — после выведения на орбиту разгонный блок кратковременным импульсом увеличивает скорость аппарата и выводит его к первой планете-«пружине», затем отделяется.
Так как мощность ядерного источника относительно невелика и энергию нужно беречь, электроракетную тягу использовать нельзя; разгонный блок будет химическим.
2.4. Требования по радиационной защите
За весь срок службы необходимо учитывать радиацию от собственного ядерного реактора и от Юпитера. Для реактора критичны нейтронное и гамма-излучение. Юпитер имеет чрезвычайно сильное магнитное поле (в 20 раз сильнее земного) и захватывает потоки высокоэнергетических заряженных частиц (плотность и энергии на 2 порядка выше земных). Возникают эффекты: накопленная доза, внутренние разряды, одиночные события, смещения кристаллической решётки и т.д. Защита от этого — одна из сложнейших задач этапа пролетного манёвра у Юпитера.
3. Проектирование миссии
3.1. Структура проектa
Организационная структура проекта в целом опирается на опыт лунных и марсианских программ Китая и включает: общий инженерный центр, систему космического аппарата, систему измерения/контроля/связи, систему наземного применения, ракетно-носительную систему и систему космодрома. Кроме того, с учётом специфики космического реактора выделяется отдельная система ядерного энергоснабжения. Таким образом, структура состоит из одного головного центра и шести подсистем.

• Система КА: хвостовой и носовой аппараты имеют одинаковую компоновку, что сокращает сроки и стоимость разработки. Каждый аппарат состоит из платформного отсека и разгонного блока, соединённых несущей фермой.
• Система ядерного энергоснабжения: на базе наземных реакторных технологий создаётся компактная космическая реакторная установка, обеспечивающая стабильное питание на протяжении всей миссии.
• Ракетно-носительная система: используется тяжёлый носитель «Чанчжэн-5» с минимальными модификациями, обеспечивающими запуск аппарата с ядерным источником.
• Система космодрома: выбран космодром Вэньчан на острове Хайнань; инфраструктура адаптируется под хранение, транспортировку, монтаж и испытания ядерной установки.
• Система измерения, контроля и связи: комбинируется национальная сеть измерений запусков, сети ближнего космоса, глубокого космоса и система VLBI; проводится модернизация для обеспечения высокоточных измерений и связи на расстояниях десятков миллиардов километров.
• Система наземного применения: существующие центры обработки данных лунной и глубинно-космической программ модернизируются для приёма и обработки научных данных с огромных расстояний.

3.2. Верхнеуровневые ограничения

• Окно запусков: 1 января 2030 г. – 31 декабря 2039 г.
• Срок службы аппарата: не менее 30 лет.
• Масса аппарата: не более 8,2 т.
• Дальность полёта: за 30 лет достичь области границы гелиосферы в направлении «носа»/хвоста.
• Требования по направлению: отклонение радиус-вектора от направления «носа» не более ±5°, для хвоста — ±30°.
• Высота пролёта над облачным слоем Юпитера ≥ 2 радиусов Юпитера (2 R_J).

3.3. Проектирование траектории
3.3.1. Принципы выбора гравитационной «пружины»
Внутренние планеты (Меркурий, Венера, Марс) дают относительно небольшое приращение скорости, поэтому их можно не рассматривать. Юпитер — наиболее массивная планета и даёт максимальный эффект, поэтому он выбран как основной объект гравитационного манёвра. Если необходимы дополнительные манёвры во внутренней системе, в качестве приоритетного тела выбирается Земля.
3.3.2. Анализ окон гравитационной помощи
С учётом ограничений по времени запуска и длительности полёта рассмотрено относительное положение Юпитера и других внешних планет и Плутона в 2030–2040 гг.
Из-за эфемерид Юпитера:

• для хвостовой миссии возможно использование его гравитации в 2032–2035 гг., а затем — потенциальный пролёт Нептуна;
• для носовой миссии окно гравитационной помощи Юпитера — 2039–2041 гг. и возможен дальнейший пролёт Сатурна или Урана (из-за опережающей фазы Сатурна выбрать обе планеты нельзя).

3.3.3. Поиск окон запусков
Исходя из окон гравитационной помощи Юпитера, в диапазоне 2030–2040 гг. выбираются сочетания годов запуска и пролёта. Для каждого сочетания оптимизируется траектория с несколькими гравитационными манёврами и возможными глубококосмическими коррекциями с целью минимизации суммарного Δv при соблюдении ограничений по дальности и углу.
Для миссий используются модели многократной гравитационной помощи с дополнительными манёврами в глубоком космосе. Если всего N манёвров, то оптимизация требует 4(N+1) параметров: время запуска, C³, широта/долгота в B-плоскости, времена манёвров и пролётов, радиусы пролёта, углы B-плоскости и т.д.
(1) Хвостовая миссия
В окне 2032–2035 гг. рассматриваются схемы EJ, EEJ, EJN, EEJN (E – Земля, J – Юпитер, N – Нептун). В результате оптимизации выбран вариант EJ (Земля–Юпитер) с основным и резервным окнами:

• Основное: запуск в апреле 2032 г., C³ ≈ 103 км²/с², без дополнительных Δv, прибытие в октябре 2059 г. на расстояние ~130 а.е., угол к направлению хвоста ~11,8°.
• Резервное: запуск в мае 2035 г., C³ ≈ 104 км²/с², прибытие в апреле 2061 г., угол ~22,9°.

(2) Носовая миссия
В окне 2036–2040 гг. рассматриваются схемы EJ, EEJ, EJ-S/U, EEJ-S/U. В итоге выбран вариант EEJ (Земля–Земля–Юпитер) с тремя возможными окнами :

• Основное: запуск в октябре 2033 г., C³ ≈ 80 км²/с², два глубококосмических манёвра суммарным Δv≈0,66 км/с, прибытие в октябре 2053 г. на расстояние ~70 а.е., отклонение от направления «носа» ~1,1°.
• Резервные окна 2034 и 2035 гг. потребуют большего Δv (1,23 и 2,14 км/с), с немного большим угловым отклонением.

Во всех случаях Δv обеспечивается разгонным блоком.
4. Система ядерного энергоснабжения и космический аппарат
4.1. Проектирование ядерной энергоустановки
Реакторы для дальнего космоса по типу охлаждения делятся на натрий/калий-жидкометаллические, тепловые трубные и газоохлаждаемые. Для миссии с длительностью не менее 30 лет наиболее перспективна схема тепловых труб: пассивная работа без механических насосов, отсутствие проблем при замерзании теплоносителя и повышенная надёжность за счёт множественных труб.
Для уменьшения массы и габаритов выбран быстрый реактор (быстрый нейтронный спектр), что позволяет отказаться от замедлителя.
По топливу: традиционные керамические топлива UO₂, UN, UC имеют недостаточную плотность, а чистый металл-уран страдает плохой радиационной стойкостью и фазовыми превращениями при высоких температурах. В качестве компромисса рассматриваются сплавы UZr, UNb, UMo и др. Оптимальным вариантом для данной задачи признан сплав U-Mo, обладающий высокой радиационной стойкостью и термостабильностью.
Для рабочего тела тепловых труб необходим теплоноситель с высоким коэффициентом теплопередачи в жидкой фазе. Из трёх основных кандидатов (K, Na, Li) у лития коэффициент наибольший, но его коррозионная активность и генерация гелия под радиацией ограничивают применение. У натрия комплекс тепловых характеристик лишь немного хуже, чем у лития и существенно лучше, чем у калия, поэтому выбран натрий.
С точки зрения преобразования тепла в электричество долговечность (>30 лет) на сегодняшний день практически обеспечивается только термоэлектрическими генераторами (как в RTG «Вояджеров»). Теплоэмиссионные, щёлочно-металлические, стирлинговские схемы пока не готовы к столь длительной эксплуатации.
Повышение КПД и снижение деградации термоэлектрических модулей — ключевой фактор, поскольку реактор достаточно массивен и важно минимизировать общую массу системы. Высокотемпературные термоэлектрические материалы дают более высокий КПД. Традиционные сплавы на основе SiGe уже доведены в Китае до уровня JPL; ещё более перспективными считаются полуметаллические (half-Heusler) сплавы, которые обеспечивают более высокую эффективность, стабильное серийное производство и меньшую стоимость. Поэтому для данной установки выбран half-Heusler как материал термоэлементов.
В итоге для ядерной энергосистемы применяется схема «быстрый реактор с тепловыми трубами + термоэлектрический генератор».
4.2. Проектирование космического аппарата
Платформа аппарата включает подсистемы: конструкция, механизмы, электропитание, измерение и управление, телеметрия/командование/передача данных, бортовая электроника, GNC, химическая двигательная установка, тепловая подсистема и подсистемы полезной нагрузки.
Особое внимание уделено защите от излучения и тепла ядерного реактора. Излучение реактора (нейтроны, гамма-кванты) имеет широкий спектр и высокую интенсивность; пассивное экранирование одними материалами привело бы к чрезмерному росту массы и даже к риску выхода аппарата за пределы грузоподъёмности.
Опыт американских и советских ядерных КА показывает, что реактор целесообразно размещать на выносной ферме за пределами корпуса аппарата, на расстоянии нескольких–десятков метров. В данной миссии выбран аналогичный подход: реактор выносится на концe выдвижной фермы.
Из-за ограничений объёма головного обтекателя «Чанчжэн-5» при старте ферма сложена, а реактор не запущен и не излучает, поэтому на этапе запуска он может находиться близко к платформе. Требуется специальный механизм раскладывания — в полёте КА выдвигает ферму, уводя реактор на безопасное расстояние, после чего производится запуск реактора.
4.3. Конфигурация полезной нагрузки
Для реализации четырёх уровней научных целей набор научной аппаратуры разделён на несколько «пакетов»:

• Пакет измерения полей: векторный магнитометр и анализатор радиоволн.
• Пакет частиц: анализатор заряженных частиц и энергичных нейтральных атомов, анализатор пыли.
• Пакет изображений: узкоугольная и широкоугольная камеры видимого диапазона.
• Пакет состава газов: инфракрасный, ультрафиолетовый и терагерцевый спектрометры.
• Астрофизический пакет: детектор высокоэнергетических фотонов и пассивные водородные часы.

Для интеграции и управления всем комплексом добавляется блок управления полезной нагрузкой. Всего — 11 приборов.
4.4. Профиль полёта
(1) Хвостовая миссия
КА стартует с Земли и идёт по траектории Земля–Юпитер–хвост.
Миссия делится на четыре фазы:

• Перелёт Земля–Юпитер.
   РН выводит связку «КА + разгонный блок» на эллиптическую орбиту ожидания; разгонный блок включается вблизи перигея, обеспечивая требуемое C³, затем отделяется. Ферма реактора остаётся сложенной, реактор выключен. При удалении от Земли свыше 800 км ферма раскладывается, реактор стартует и постепенно выводится на номинальную мощность.
   На этом участке проводятся проверки приборов, поиски и наблюдения астероидов, а также in situ-измерения межпланетной среды.
• Гравитационный манёвр у Юпитера.
   При подлёте осуществляется ориентация КА, устанавливаются режимы отключения/включения приборов для защиты от интенсивной радиации. Под влиянием гравитации Юпитера траектория перенаправляется к хвосту; аппаратура по возможности выполняет наблюдения атмосферы и магнитосферы Юпитера и его спутников.
• Полёт во внешней гелиосфере.
   После выхода из сферы влияния Юпитера данные пролёта передаются на Землю, затем задаётся ориентация на хвост. Здесь ожидается резкий рост плотности ионов захваченной межзвёздной плазмы, изучение турбулентных структур солнечного ветра, наблюдение кентавров, объектов пояса Койпера, карликовых планет, поиски 9-й планеты, измерение межпланетной пыли и внегалактического фонового излучения.
• Пересечение границы гелиосферы.
   На этом участке приборы работают по программе, данные записываются и периодически передаются на Землю. По мере удаления интервалы связи увеличиваются.
   Первый важный рубеж — пересечение терминального ударного фронта: измеряются предвестники в полях и частицах, связанные радиосигналы и т.п. Затем следует длительное исследование гелиошеath, а после выхода в межзвёздное пространство — впервые комплексные измерения магнитного поля, плазмы, нейтральных частиц, пыли и космических лучей.

(2) Носовая миссия
Профиль полёта похож, но после запуска и первого глубококосмического манёвра КА возвращается к Земле для гравитационного пролёта, затем отправляется к Юпитеру, где выполняет второй манёвр, и далее — к области «носа».
5. Ключевые технологии
5.1. Общая схема ядерного космического аппарата
Это первая в мире миссия дальнего космоса, использующая тепловой трубный реактор как основной источник энергии. Нет готовых наработок по интеграции такой установки с КА, поэтому нужно решать ряд базовых задач: стыковка реактора и платформы, управление энергией, интегрированное тепловое и силовое проектирование, радиационная защита, сборка и испытания.
Необходимо сформулировать систему требований к ядерным КА нового типа, оптимизировать цикл разработки и выработать нормативы по проектированию и испытаниям таких аппаратов.
5.2. Технологии космического теплового трубного реактора
Наземные реакторы в Китае уже хорошо отработаны, но космический тепловой трубный реактор с термоэлектрическим преобразованием существенно отличается по архитектуре и требованиям: масса, срок службы, надёжность и отсутствие обслуживания предъявляют крайне жёсткие ограничения.
Нужно решить задачи:

• разработать стандарты безопасности и проектирования космического реактора;
• обеспечить полностью автономное управление;
• разработать методы экстраполяции долговечности конструкционных материалов и термоэлектрических модулей;
• отработать технологии сборки и комплексных стендовых испытаний.

5.3. Высокая надёжность и сверхдолговечность
Требование по сроку службы ≥30 лет значительно превосходит существующие рекорды (12 лет для большинства спутников ДЗЗ, ~15 лет для геостационарных). Это ставит серьёзные задачи для электронных, оптических, механических компонентов и функциональных материалов.
Необходимо исследовать свойства и механизмы отказа материалов и компонентов, разработать эффективные методы радиационной защиты, новые экранирующие материалы, а также программы ускоренных испытаний (в т.ч. в экстремальных условиях) для эквивалентной верификации ресурсa.
5.4. Связь и управление на сверхбольших расстояниях
По сравнению с миссиями к Луне и Марсу связь при исследовании границы Солнечной системы должна работать в условиях намного более слабого сигнала, колоссальных задержек и крайне больших расстояний. Чтобы обеспечить точное определение орбиты, телеметрию и командование, необходимо развивать технологии сверхдальней связи:

• для командного канала — крупные антенны, более мощные передатчики и более высокие частоты для повышения устойчивости и точности;
• для телеметрии — мощные бортовые передатчики, криогенные приёмники на Земле, высокоэффективные схемы кодирования.

5.5. Долговременное автономное управление и эксплуатация
Большие задержки, возможные затмения, солнечные конъюнкции и другие факторы приводят к периодическим разрывам связи. Невозможно постоянно полагаться на оперативную поддержку с Земли, поэтому аппарат должен обладать возможностями высокоточного автономного наведения и долгосрочного автономного управления.
Требуется:

• разработка новых датчиков для автономной навигации и технологий извлечения навигационной информации;
• построение интеллектуальной onboard-системы планирования задач, мониторинга состояния, диагностики и восстановления после отказов;
• использование бортовых вычислительных ресурсов для сжатия и предварительного анализа научных данных, выделения характерных признаков и корреляций, то есть реализации интеллектуальной обработки информации на борту.

6. Заключение
Исследование границы Солнечной системы обладает огромным научным значением, инженерной ценностью и гуманитарным смыслом. В данной работе, исходя из четырёх уровней научных целей — «исследование безлюдной зоны», «полная картина гелиосферы», «тени гигантов» и «археология Солнечной системы», — предложена схема двух миссий с совместным зондированием: один аппарат летит к области «носа» гелиосферы, другой — к области хвоста. Впервые планируется выполнить комплексные in situ-измерения всей границы Солнечной системы.
Обе миссии запускаются ракетоносителем «Чанчжэн-5». Хвостовая миссия стартует ориентировочно в апреле 2032 г., выполняет гравитационный манёвр у Юпитера и к 2059 г. достигает границы хвоста на расстоянии ~130 а.е. Носовая миссия стартует в ноябре 2033 г., использует гравитационные манёвры у Земли и Юпитера и к 2053 г. достигает области «носа» на ~70 а.е.
Аппараты имеют одинаковую компоновку с общей массой около 8,2 т, несут 11 научных приборов (магнитометр, анализатор волн и радиоизлучения, анализаторы частиц и нейтральных атомов, анализатор пыли, камеры, ИК-, УФ- и ТГц-спектрометры, детектор высокоэнергетических фотонов, пассивные водородные часы и модуль управления нагрузкой) и снабжены космическим ядерным источником на основе теплового трубного реактора мощностью 1 кВт(эл.), обеспечивающим стабильную работу более 30 лет.

[Athlon]

Вторая статья, Directional Scientific Objectives of the Interstellar Express Mission -  https://jdse.bit.edu.cn/sktcxb/en/article/doi/10.3724/j.issn.2096-9287.2025.20250031

Целиком приводить не буду, очень уж большой размер, только наиболее интересный на мой взгляд раздел об истории проекта, а также заключение:

По мере поступательного развития китайской лунной программы и проектов по исследованию дальнего космоса соответствующие ведомства также начали целевые исследования по теме. В 2015 году Китайская академия наук в рамках третьего этапа приоритетных космических научных проектов первой запустила предварительную проработку программы «Интерстеллар Экспресс – Шэньсо» (Interstellar Express). Примерно в то же время Национальное космическое управление Китая начало ранние исследования по задаче зондирования границы Солнечной системы. В 2017 году Китайская инженерная академия поддержала эту тематику в ряде консультационных проектов. В 2019–2025 годах Управление по науке, технике и промышленности в области национальной обороны (SASTIND) создало консультативный комитет по отработке вариантов инженерной реализации миссии, а гражданские космические программы «13-й» и «14-й» пятилеток обеспечили непрерывное финансирование работ по исследованию границы Солнечной системы, что значительно продвинуло предварительные исследования.

В научном плане были проведены 639-е заседание Сяншаньской научной конференции на тему «Ключевые передовые вопросы зондирования границы Солнечной системы» и форум Международного института космических наук – Пекин (ISSI-Beijing). Кроме того, результаты научных проработок и обоснований многократно докладывались на ежегодных собраниях Американского геофизического союза (AGU) и на международных конференциях Комитета по космическим исследованиям (COSPAR), что позволило получить целый ряд научных и концептуальных результатов. С технологической стороны, при поддержке SASTIND, Министерства науки и технологий и Национального фонда естественных наук были достигнуты заметные успехи в таких областях, как фундаментальные исследования, численное моделирование, энергетические системы, аппаратура и научная полезная нагрузка.

В октябре 2024 года Канцелярия Информационного управления Госсовета провела пресс-конференцию, на которой Китайская академия наук, Национальное космическое управление и Канцелярия программы пилотируемых полётов совместно объявили о публикации документа «Средне- и долгосрочный план развития космической науки (2024–2050 гг.)». В этом плане задачи по исследованию границы Солнечной системы отнесены к числу приоритетных космических научных миссий на период 2028–2035 годов, подлежащих в первую очередь развертыванию и реализации.

...

Заключение

В настоящий момент глобальная программа исследований Солнца демонстрирует тенденцию развития по «трём полюсам»:
с одной стороны, ведутся миссии ближнего подлёта к Солнцу, наблюдающие корону и околосолнечное космическое пространство;
с другой — орбитальные миссии к полярным областям Солнца, выполняющие дистанционные и in situ-измерения корональных дыр и полярной космической среды;
и, наконец, третье направление — межзвёздные миссии, которые простираются до границы Солнечной системы и даже дальше, в ещё неизведанные области, чтобы изучать передний край взаимодействия гелиосферы с межзвёздной средой.

С учётом стратегии развития китайской космической техники предлагается следующее: до 2035 года, к моменту создания в Китае «сильной научной державы», осуществить запуск такой миссии, а к столетию основания КНР реализовать полётный эксперимент по глубинному космическому зондированию с достижением дистанции свыше 10 миллиардов километров. Это имеет исключительно важное значение. Подобная миссия не только позволит раскрыть структуру границы гелиосферы, собственные свойства межзвёздной среды и механизмы их взаимного сопряжения, но и обеспечит системный научный прорыв Китая в передовых областях — таких, как происхождение и эволюция Солнечной системы.

В технологическом плане миссия по исследованию границы Солнечной системы станет драйвером скачкообразного развития сразу нескольких ключевых передовых направлений: космических ядерных энергетических систем, технологий радиационной стойкости платформ и приборов, технологий сверхдолговечных научных нагрузок, бортовых интеллектуальных средств наблюдения, средств дальней радиосвязи и управления, автономной навигации и эксплуатации в глубоком космосе, а также способности достигать любых районов Солнечной системы. Всё это создаст фундаментальные компетенции для будущего выхода в окрестности ближайших звёзд. Это будет означать стратегический переход Китая от роли «участника глубинных космических исследований» к роли «державы, охватывающей всю Солнечную систему», заложив прочную основу для реализации масштабной цели — построения ведущей космической державы мирового уровня.

В то же время из-за существующих технологических ограничений по возможностям глубококосмического разгона полный цикл реализации программы зондирования окраин Солнечной системы обычно занимает 25–30 лет. Кроме того, такие миссии жёстко завязаны на наличие определённых стартовых окон и астрономических условий, и упустить подходящее окно нельзя. Поэтому авторы предлагают, чтобы государство как можно скорее, на стратегическом уровне, приступило к развёртыванию этой программы: утвердило её как проект, запустило систематические предварительные проработки, тем самым заложив прочную основу по научной составляющей, технологиям и международному сотрудничеству для последующих этапов инженерной реализации.