a NASA felkérte a tudósokat, hogy vizsgálják meg, hogyan tervezzenek és repüljenek robot űrszondákat az Uránuszhoz és a neptunuszhoz, a naprendszer utolsó, még keringő klasszikus bolygóihoz, valószínűleg biztosítva, hogy a hatalmas jeges világok az űrügynökség tennivalói listájának tetején legyenek az elkövetkező évtizedekben.
a Jet Propulsion Laboratory vezetésével a tanulmány a 2020-as évek végén vagy a 2030-as évek elején az Uránusz és a Neptunusz pályára állításának ötleteit vizsgálja, és tanulmányozza az óriásbolygó szerkezetét, összetételét és kiterjedt holdrendszereit.
a tanulmány egyik fókuszpontja egy közös űrhajó-platform tervezése lesz, amelyet két példányban lehet kifejleszteni, és az Uránuszra és a Neptunuszra körülbelül 2 milliárd dollárért-mondta Jim Green, a NASA bolygótudományi osztályának vezetője.
de Green azt mondta, hogy a tudósoknak meg kell vizsgálniuk azokat a kicsinyített koncepciókat, amelyeket kevesebb költséggel lehet kidolgozni.
“meg akarjuk határozni a lehetséges fogalmakat az árpontok spektrumában” -mondta Green hétfőn a NASA által támogatott tudományos munkacsoport ülésén, amely a külső bolygók kutatásával foglalkozik. “A küldetések megvalósításának egyik akadálya az a hatalmas árcédula, amelyre szükség van ahhoz, hogy kijuthassunk a külső naprendszerbe.”
a tanulmány az első bürokratikus lépés egy többéves erőfeszítésben, amely független költség-és műszaki értékeléseket, tudományos szakértői értékelést és szövetségi költségvetést foglal magában, mielőtt az egyik jeges óriásbolygóra irányuló küldetés a tervezőasztaltól a valóságig megy, mondta Green.
a tanulmány eredményeit a Nemzeti Kutatási Tanács által a 2020-as évek elején ülő tudósok testületének mutatják be. Az NRC Bizottság évtizedenként egyszer ülésezik, hogy feltérképezze a következő 10 év bolygótudományi kutatásának legfontosabb prioritásait, jelentést készít, amely rangsorolja a misszió koncepcióit a NASA döntéshozói számára.
az űrügynökség politikája az, hogy kövesse a decadal survey ajánlásait.
az Uránuszra vagy a Neptunuszra irányuló küldetés valószínűleg több milliárd dolláros zászlóshajó-osztályú küldetés lesz a NASA Cassini orbiterének formájában, amely a Szaturnusz körül repül, és egy nemrégiben jóváhagyott szonda, amely ismételten repül a Jupiter jeges holdja mellett.
a NASA bolygótudományi költségvetése egyszerre csak egy ilyen költséges küldetés fejlesztését tudja támogatni, így csak alacsony szintű munka a nyomon követési zászlóshajó projekt megfizethető, amíg az Europa misszió 2022-ben elhagyja a Földet.
“nyilvánvaló, hogy nem lesz könnyű, még akkor sem, ha az Europa az övünk alá kerül, hogy ténylegesen végrehajtsuk a következő nagy küldetést, de haladnunk kell, hogy megértsük tudományos prioritásainkat, és úgy nézzük meg ezt, hogy felkészítsen minket a következő évtizedre, de új technológiákat és képességeket is használjunk (a legutóbbi évtizedes felmérés óta)” – mondta Green hétfőn.
a legutóbbi, 2011-ben kiadott dekadens felmérési jelentés a NASA legfontosabb bolygótudományi céljait határozta meg, mint a Mars mintájának visszatérési küldetését és az Europa szondát.
a NASA következő marsjárója, amelyet 2020-ban indítanak, összegyűjti és tárolja a kőzetmintákat, hogy visszakerüljenek és visszatérjenek a Földre egy jövőbeli küldetés során, teljesítve az első lépést egy több missziós Odüsszea során, hogy mintákat hozzon vissza a vörös bolygó felszínéről. A NASA pedig hivatalosan jóváhagyta az Europa flyby szondát az év elején, hogy felmérje a jeges Hold lakhatóságát.
egy Uránusz orbiter volt a harmadik a sorban a 2011-es decadal felmérésben, de a NASA költségvetése legalább a 2020-as évek végéig tartja a küldetést. Ez azt jelenti, hogy a NASA végső jóváhagyása a misszióhoz attól függ, hogy jól halad-e a Nemzeti Kutatási Tanács következő évtizedes értékelésében.
valószínűleg erős támogatást fog kapni a Szaturnusz Titan nevű holdjára szánt robotmisszió, amelynek tengerei és folyói folyékony szénhidrogénekkel, például metánnal rendelkeznek, és egy másik zászlóshajó küldetés a Marsra, hogy összegyűjtse a 2020-as rover által gyűjtött mintákat.
a Vénuszra irányuló leszállóegység vagy rover misszió szintén támogatást kaphat a következő dekadális jelentésben. A tikkasztó felhővel borított világ felszínét az 1980-as évek szovjet korszakának leszállóegységei óta nem fedezték fel.
a NASA várhatóan hasonló koncepcionális tanulmányokat fog kérni a jövőbeli zászlóshajó-missziók más vezető pályázóitól a következő évtizedes felmérés felé, de az Uránusz és a Neptunusz az első a tételben.
az Uránusz és a Neptunusz pályái szinte biztosan a plutóniummal működő nukleáris akkumulátorokra támaszkodnak, és az amerikai kormány finanszírozza az űrminőségű plutónium további előállítását biztosítja, hogy az ilyen projektek megkapják a szükséges energiaforrásokat, mondta Green.
a mérnökök a plutónium-238-at, az űrben lévő villamos energiára szabott izotópot csomagolják radioizotóp generátorokba. A plutónium-238 természetes bomlása hőt termel, amelyet termoelektromos párokon keresztül továbbítanak villamos energia előállításához.
“2023 után, ahogy a következő évtizedbe lépünk, fontolóra vesszük a radioizotóp-erő alkalmazását ezekre a küldetésekre, ha túlélik a évtizedes folyamatot, amit biztos vagyok benne, hogy meg fognak tenni” – mondta Green hétfőn.
atomenergia szükséges a szondákhoz a naprendszer távoli területein, ahol a napfény nem elegendő a napelemekhez. A NASA New Horizons missziója a Plútón, a Cassini misszió a Szaturnuszon és a Curiosity rover a Marson jelenleg plutónium energiaforrásokra támaszkodik.
az Uránusz körülbelül 1,8 milliárd mérföldre kering a naptól, több mint háromszor távolabb, mint a Jupiter, a Neptunusz pedig 2,8 milliárd mérföldre van.
a JPL tanulmány további célkitűzései közé tartozik annak felmérése, hogy az Uránusz és a Neptunusz kutatási szondák hogyan profitálhatnak a fejlett szenzortechnológiákból, például a kompakt műszerekből és a nagy felbontású kamerákból. Green szerint a tanulmány azt is megvizsgálja, hogy a NASA erőteljes Űrindító rendszere, amelyet az Europa misszió 2022-es indításakor fontolgatnak, nagyobb, alkalmasabb és kevésbé kockázatos küldetéseket tehetne lehetővé az Uránusz és a Neptunusz számára, amelyek az idő töredékében megvalósíthatóvá tehetnék az utazást, ha a szondák kisebb rakétát használnának.
“van ez a földalatti érzés, hogy vissza kell térnünk a külső naprendszerbe, de ez csak annyira nehéz” – mondta Heidi Hammel, bolygócsillagász, aki a csillagászati kutatóegyetemek Szövetségének ügyvezető alelnöke. “Dolgozunk a technológián, hogy ne legyen olyan nehéz és drága.”
a NASA azt is megbízta a JPL-t, hogy azonosítsa a nemzetközi partnerek részvételét a missziókban, és hozzon létre egy tudományos meghatározási csapatot az Uránusz és a Neptunusz számára.
egyes tudósok úgy tekintenek az Uránuszra és a Neptunuszra, mint a naprendszer stratégiai felfedezésének logikus következő lépésére, és az egyik vagy mindkét hatalmas bolygó keringői körülbelül fél évszázaddal érkezhetnek meg a NASA Voyager-2 szondájának első találkozása után.
“a bolygó dekádja nagyon magasra helyezi az Uránusz küldetését” – mondta Green újságíróknak júliusban a Plútó New Horizons repülése során. “Annak ellenére, hogy ezek óriásbolygók — az Uránusz és a Neptunusz-sok jelentős összetételbeli különbséggel rendelkeznek a nagy gázóriásoktól — amelyek elsősorban a hidrogén és a hélium—, azaz a Szaturnusz és a Jupiter. Ezeket — Uránusz és Neptunusz-jég óriásoknak nevezzük, mert sok ammóniával és más anyaggal rendelkeznek.”
a tudósok úgy vélik, hogy az Uránusz és a Neptunusz többnyire kőzetből és jégből áll, sűrű, réteges légkörrel. A kutatók nem tudják, honnan szereztek annyi jeget, de egyes szakértők úgy vélik, hogy az Uránuszt és a Neptunuszt a Kuiper-öv fagyott őstárgyaival bombázták, amely a Neptunuszon túli fagyos proto-világok gyűrűje, amely a Plútót és több tucat nemzet méretű törpebolygót tartalmaz.
a Plútó New Horizons repülésének meglepő felfedezései, amelyek feltárják a kicsiny jeges világot, hogy látszólagos gleccser áramlások és folyamatos geológiai aktivitás jeleit mutatják, újra felhívták a figyelmet a naprendszer leginkább felfedezetlen távoli széleire, például a Kuiper-övre.
“új határunk a Naprendszer külső része” – mondta Green.
legalább néhány külső óriásbolygó holdja, mint például a Neptunusz Triton, valószínűleg az ősi Kuiper-öv érintetlen maradványai, amelyeket milliárd évvel ezelőtt fogtak el.
“ha vissza akarunk térni egy Kuiper-öv objektumhoz (a New Horizons után), akkor lehet, hogy nem kell bemennünk a Kuiper-övbe, hogy megszerezzük” – mondta Green júliusban. “Lehet, hogy el akarunk menni a Neptunuszba, hogy meglátogassuk Tritont, amely közelebb van. Bár a Neptunusz egy fene távolságra van, még mindig nem olyan messze, mint a Kuiper-öv néhány tárgya.”
“úgy gondolom, hogy a jégóriások egyikének — vagy mindkettőnek — a jövőbeni küldetésének tudományos esete erős, és arra számítok, hogy jó helyzetben lesznek a következő évtizedes felmérésben” – mondta Mark Hofstadter, a bolygótudós, aki a 2000-es évek végén az Uránusz-misszió tanulmányait vezette.
“Jim Green tegnapi bejelentése azt jelenti, hogy a következő évtized jobb helyzetben lesz ahhoz, hogy azonosítsa a reális és alkalmas küldetést és annak költségeit” – mondta Hofstadter a Spaceflight Now-nak.
William Mckinnonnak, a St. Washington Egyetem bolygógeológusának. Louis, az Uránusz vagy a Neptunusz újabb látogatása lenyűgöző lenne, mondja az űrrepülés most.
de McKinnon, aki jelenleg a New Horizons-ból származó friss adatokat elemzi a Plútóról, gyakran figyelmen kívül hagyott aggodalmat vet fel a távoli célállomásokra irányuló szondákon dolgozó tudósok körében: évtizedekbe telik egy ilyen küldetés megtervezése, megépítése és repülése, amelyet több évnyi adatgyűjtés követ.
“egy jégóriás küldetés, feltehetően egy keringő, sajnos a láthatáron van, ami az élettartamomat illeti, ezért Üdvözlöm azokat, akik élni fognak, hogy lássák!”
küldjön e-mailt a szerzőnek.
kövesse Stephen Clarkot a Twitteren: @StephenClark1.