NASA požádala vědce, aby posoudili, jak navrhnout a létat robotické kosmické sondy na Uran a Neptun, poslední z klasických planet sluneční soustavy, které mají být obíhány, což pravděpodobně zajistí, že obrovské ledové světy budou v nadcházejících desetiletích blízko vrcholu seznamu úkolů vesmírné agentury.
vedl Jet Propulsion Laboratory, studie se zaměří na nápady pro orbitery, které by mohly být odeslány Uran a Neptun v pozdních 2020s nebo brzy 2030s a studovat obří planety struktury, složení a rozsáhlé měsíční systémy.
jedním zaměřením studie bude navrhování společné kosmické platformy, která by mohla být vyvinuta ve dvou kopiích a vypuštěna do uranu a Neptunu za přibližně 2 miliardy dolarů, podle Jim Green, vedoucího divize planetární vědy NASA.
ale Green řekl, že vědci by se měli podívat na zmenšené koncepty, které by mohly být vyvinuty za nižší cenu.
„chceme identifikovat potenciální koncepty napříč spektrem cenových bodů,“ řekl Green v pondělí na setkání vědecké pracovní skupiny sponzorované NASA věnované výzkumu vnějších planet. „Jednou z našich (překážek) při uskutečňování misí je obrovská cenovka, kterou potřebuje, aby se mohla dostat ven do vnější sluneční soustavy.“
studie je prvním byrokratickým krokem ve víceletém úsilí zahrnujícím nezávislé náklady a technické posouzení, vědecké vzájemné hodnocení a federální rozpočtování před tím, než mise na jednu z ledových obřích planet přejde z rýsovacího prkna do reality, řekl Green.
výsledky studie budou předloženy panelu vědců usazených Národní radou pro výzkum na počátku 20. let 20. století. Výbor NRC se schází jednou za deset let, aby zmapoval hlavní priority pro příští 10 let výzkumu planetární vědy, vypracování zprávy, která řadí koncepty misí k posouzení osobami s rozhodovací pravomocí NASA.
politikou kosmické agentury je dodržovat doporučení dekadálního průzkumu.
mise na uran nebo Neptun bude pravděpodobně mnohamiliardovou vlajkovou lodí třídy ve formě NASA Cassini orbiter létajícího kolem Saturnu a nedávno schválené sondy, která bude opakovaně létat Jupiterovým ledovým měsícem Europa.
rozpočet NASA na planetární vědu může podporovat pouze vývoj jedné takové nákladné mise najednou, takže pouze práce na nízké úrovni na navazujícím vlajkovém projektu jsou dostupné až po odchodu mise Europa ze země v roce 2022.
“ je zřejmé, že nebude snadné být schopen, i poté, co dostaneme Evropu pod pás, skutečně provést další velkou misi, ale musíme dosáhnout pokroku, abychom pochopili naše vědecké priority a podívali se na to způsobem, který nás připraví na příští desetiletí ,ale také využije nové technologie a schopnosti, které se objevily (od posledního desetiletého průzkumu),“ řekl Green v pondělí.
Poslední dekadální průzkumná zpráva vydaná v roce 2011 stanovila přední planetární vědecké cíle NASA jako návratovou misi na Marsu a sondu do Evropy.
příští Mars rover NASA, který má být spuštěn v roce 2020, bude shromažďovat a ukládat vzorky hornin pro získání a návrat na zemi budoucí misí, splňující první krok v multi-mission odyssey přivést zpět vzorky z povrchu rudé planety. NASA letos oficiálně schválila průletovou sondu Europa, která má posoudit obyvatelnost ledového měsíce.
Orbiter Uran byl třetí v řadě v roce 2011 decadal survey, ale rozpočet NASA udrží misi uzemněnou nejméně do konce roku 2020. To znamená, že konečné schválení mise NASA závisí na tom, jak se bude dařit v příštím desetiletí Národní rada pro výzkum.
je pravděpodobné, že bude čelit silné podpoře robotické mise věnované Saturnově měsíci Titan, který má moře a řeky tekutých uhlovodíků, jako je metan, a další vlajkové lodi na Mars, aby vyzvedla vzorky shromážděné Roverem 2020.
v příští dekadální zprávě může také získat podporu mise lander nebo rover k Venuši. Povrch ohromujícího světa zahaleného mrakem nebyl prozkoumán od sovětských misí v 1980ech.
NASA očekává, že požádá o podobné koncepční studie o dalších předních uchazečích o budoucí vlajkové mise směřující do příštího dekadálního průzkumu, ale Uran a Neptun jsou první v šarži.
Orbitery pro Uran a Neptun se téměř jistě spoléhají na jaderné baterie poháněné plutoniem a vládní financování USA další produkce plutonia ve vesmíru zajišťuje, že takové projekty budou mít zdroje energie, které potřebují, řekl Green.
inženýři balí pelety plutonia-238, izotopu přizpůsobeného pro elektřinu ve vesmíru, do radioizotopových generátorů. Přirozený rozpad plutonia-238 produkuje teplo, které se přenáší termoelektrickými páry za účelem výroby elektřiny.
“ bylo by to po 2023, jak se dostaneme do příštího desetiletí, že bychom uvažovali o použití radioizotopové energie pro tyto mise, pokud přežijí dekadální proces,což jsem si jistý, že budou,“ řekl Green v pondělí.
Jaderná energie je vyžadována pro sondy ve vzdálených oblastech sluneční soustavy, kde sluneční světlo není dostatečné pro solární pole. Mise NASA New Horizons na Pluto, mise Cassini v Saturnu a rover Curiosity na Marsu se v současné době spoléhají na zdroje energie plutonia.
Uran obíhá asi 1,8 miliardy mil od Slunce, více než třikrát dále než Jupiter, a Neptun je umístěn 2,8 miliardy mil daleko.
Mezi další cíle studie JPL patří posouzení toho, jak by výzkumné sondy Uran a Neptun mohly těžit z pokročilých senzorových technologií, jako jsou kompaktní přístroje a kamery s vysokým rozlišením. Green uvedl, že studie také prozkoumá, jak by výkonný systém NASA, který je zvažován pro zahájení mise Europa v roce 2022, mohl umožnit větší, schopnější a méně riskantní mise do uranu a Neptunu, které by mohly uskutečnit cestu za zlomek času proveditelné, pokud sondy použily menší raketu.
“ existuje podzemní sentiment, že se musíme vrátit zpět do vnější sluneční soustavy, ale je to tak těžké,“ řekla Heidi Hammel, planetární astronom, který je výkonným viceprezidentem asociace univerzit pro výzkum v astronomii. „Pracujeme na technologii, aby to nebylo tak těžké a tak drahé.“
NASA také pověřila JPL, aby identifikovala způsoby, jak by se mezinárodní partneři mohli účastnit misí, a zřídila tým pro definici vědy pro Uran a Neptun.
někteří vědci považují Uran a Neptun za logický další krok ve strategickém průzkumu sluneční soustavy a orbitery k jedné nebo oběma obrovským planetám by mohly dorazit asi půl století po jejich prvních setkáních sondou Voyager 2 NASA.
„planetární dekadál staví misi uranu velmi vysoko,“ řekl Green novinářům v červenci na briefingu během letu Pluta New Horizons. „I když se jedná o obří planety-Uran a Neptun-mají mnoho hlavních kompozičních rozdílů od velkých plynných obrů-které jsou primárně vodíkem a heliem-což jsou Saturn a Jupiter. Říkáme jim — Uran a Neptun-ledoví obři, protože mají hodně amoniaku a jiného materiálu.“
vědci věří, že Uran a Neptun jsou složeny převážně ze skály a ledu, s hustou vrstvenou atmosférou. Vědci si nejsou jisti, kde získali tolik ledu, ale někteří odborníci se domnívají, že Uran a Neptun byli bombardováni zmrzlými pravěkými předměty z Kuiperova pásu, prstence frigidních proto-světů za Neptunem, který obsahuje Pluto a desítky dalších trpasličích planet velikosti národa.
překvapivé objevy průletu New Horizons Pluta, odhalující drobný ledový svět, který vykazuje známky zjevných ledovcových toků a probíhající geologické aktivity, obnovily pozornost na většinou neprozkoumaných vzdálených okrajích sluneční soustavy, jako je Kuiperův pás.
„naše nová hranice je vnější částí sluneční soustavy,“ řekl Green.
alespoň některé měsíce vnějších obřích planet, jako je Neptunův Triton, jsou pravděpodobně neporušené zbytky starověkého Kuiperova pásu, které byly zachyceny před miliardami let.
„pokud se chceme vrátit k objektu Kuiperova pásu (po New Horizons), možná nebudeme muset jít do Kuiperova pásu, abychom ho získali,“ řekl Green v červenci. „Možná budeme chtít jít do Neptunu navštívit Triton, který je blíž. Ačkoli Neptun je sakra daleko, stále to není tak daleko jako některé objekty Kuiperova pásu.“
„myslím, že vědecký případ pro budoucí misi k jednomu — nebo oběma — ledovým obřím je silný a očekávám, že budou dobře umístěni v příštím dekadálním průzkumu,“ řekl Mark Hofstadter, planetární vědec, který vedl studie pro misi Uran v pozdních 2000s.
„včerejší oznámení od Jima Greena znamená, že příští dekadál bude lépe umístěn, aby identifikoval realistickou a schopnou misi a její náklady,“ řekl Hofstadter Spaceflight Now.
pro Williama McKinnona, planetárního geologa na Washingtonské univerzitě v St. Louis, další návštěva uranu nebo Neptunu by byla fascinující, říká Nyní Spaceflight.
ale McKinnon, který v současné době analyzuje čerstvé údaje o Plutu z New Horizons, vyvolává často přehlížené obavy mezi vědci pracujícími na sondách do vzdálených destinací: navrhování, budování a létání takové mise trvá desetiletí, následované více lety křupání dat.
“ mise ledového obra, pravděpodobně orbiter, je, bohužel, nad obzorem, pokud jde o můj život, takže zdravím ty, kteří se toho dožijí!“
pošlete e-mail autorovi.
Sledujte Stephena Clarka na Twitteru: @StephenClark1.