NASA heeft wetenschappers gevraagd om na te gaan hoe robotsondes kunnen worden ontworpen en gevlogen naar Uranus en Neptunus, de laatste van de klassieke planeten van het zonnestelsel die nog in omloop zijn, waardoor de enorme ijzige werelden de komende decennia de top van de to-do lijst van het ruimteagentschap zullen zijn.
leidde het Jet Propulsion Laboratory, de studie zal kijken naar ideeën voor orbiters die zouden kunnen worden verzonden Uranus en Neptunus in de late 2020s of vroege 2030s en de structuur, samenstelling en uitgebreide maansystemen van de reuzenplaneet bestuderen.
Eén focus van de studie zal zijn het ontwerpen van een gemeenschappelijk ruimtevaartuig platform dat kan worden ontwikkeld in twee kopieën en gelanceerd op Uranus en Neptunus voor ongeveer $2 miljard elk, volgens Jim Green, hoofd van NASA planetary science division.
maar Green zei dat wetenschappers moeten kijken naar geschaalde concepten die tegen minder kosten kunnen worden ontwikkeld.”We willen potentiële Concepten over een spectrum van prijspunten identificeren,” zei Green maandag tijdens een bijeenkomst van een door NASA gesponsorde wetenschappelijke werkgroep gewijd aan onderzoek naar buitenplaneten. “Een van onze (belemmeringen) om missies te laten gebeuren is het enorme prijskaartje dat nodig is om naar het buitenste zonnestelsel te kunnen.”
de studie is de eerste bureaucratische stap in een meerjarige inspanning met onafhankelijke kosten en technische beoordelingen, wetenschappelijke peer review en federale budgettering voordat een missie naar een van de ijzige reuzenplaneten gaat van de tekentafel naar de realiteit, Green zei.
de resultaten van de studie zullen aan het begin van de jaren 20 worden gepresenteerd aan een panel van wetenschappers dat door de nationale Onderzoeksraad wordt voorgezeten. De NRC-Commissie komt één keer per decennium bijeen om de topprioriteiten voor de komende 10 jaar van planetair wetenschappelijk onderzoek in kaart te brengen, en produceert een rapport dat missieconcepten rangschikt voor overweging door NASA-besluitvormers.
het ruimtevaartagentschap volgt de aanbevelingen van het decadal survey.Een missie naar Uranus of Neptunus zal waarschijnlijk een miljarden-dollar vlaggenschip-klasse missie in de vorm van NASA ’s Cassini orbiter vliegen rond Saturnus en een onlangs goedgekeurde sonde om herhaaldelijk te vliegen door Jupiter’ s ijzige maan Europa.Het Voyager 2-ruimteschip van de NASA kwam Neptunus tegen in augustus 1989. Credit: NASA
NASA ‘ s budget voor planetaire wetenschap kan de ontwikkeling van een dergelijke kostbare missie per keer alleen ondersteunen, dus alleen laag-niveau werk aan een volgend vlaggenschipproject is betaalbaar tot na het vertrek van de Europa-missie op aarde in 2022.
” uiteraard zal het niet gemakkelijk zijn om, zelfs nadat we Europa onder onze riem hebben gekregen, de volgende grote missie daadwerkelijk uit te voeren, maar we moeten vooruitgang boeken om onze wetenschappelijke prioriteiten te begrijpen en dit te bekijken op een manier die ons zal voorbereiden op het volgende decennium, maar ook gebruik maken van nieuwe technologieën en mogelijkheden die zijn opgekomen (sinds de laatste decadale enquête),” Green zei maandag.
Het Laatste decadale onderzoeksrapport dat in 2011 werd uitgebracht, stelde NASA ‘ s belangrijkste doelstellingen voor planetaire wetenschap vast als een Mars-terugnamemissie en een sonde naar Europa.
NASA ‘ s volgende Mars rover die in 2020 gelanceerd zal worden, zal gesteentemonsters verzamelen en opslaan om terug te keren naar de aarde met een toekomstige missie, waarmee de eerste stap wordt gezet in een multi-missie Odyssee om monsters van het oppervlak van de rode planeet terug te brengen. NASA heeft de Europa flyby-sonde eerder dit jaar officieel goedgekeurd … om de bewoonbaarheid van de ijzige maan te beoordelen.Een Uranus orbiter was derde in lijn in het decadal survey 2011, maar NASA ‘ s budget zal de missie aan de grond houden tot ten minste de late jaren 2020. Dat betekent dat NASA ‘ s uiteindelijke goedkeuring van de missie afhangt van het goed gaan in de volgende decadale beoordeling door de nationale Onderzoeksraad.
het is waarschijnlijk te maken met sterke steun voor een robotmissie gewijd aan Saturnus ‘ maan Titan, die zeeën en rivieren van vloeibare koolwaterstoffen zoals methaan heeft, en een andere vlaggenschip missie naar Mars om de monsters verzameld door de 2020 rover op te halen.
een lander-of rovermissie naar Venus kan ook steun krijgen in het volgende decadale rapport. Het oppervlak van de kolkende wolkenwereld is niet verkend sinds de lander-missies uit de Sovjettijd in de jaren 1980.
NASA zal naar verwachting soortgelijke conceptuele studies aanvragen over andere toonaangevende kanshebbers voor toekomstige vlaggenschipmissies die naar de volgende decadale survey gaan, maar Uranus en Neptunus zijn de eersten in de partij.
Orbiters voor Uranus en Neptunus zullen vrijwel zeker vertrouwen op nucleaire batterijen aangedreven door plutonium, en de Amerikaanse overheid financiering van extra productie van ruimte-grade plutonium zorgt ervoor dat dergelijke projecten zullen de energie die ze nodig hebben, Green zei.
ingenieurs verpakken pellets van plutonium-238, de isotoop speciaal ontworpen voor elektriciteit in de ruimte, in radio-isotoopgeneratoren. Het natuurlijke verval van plutonium-238 produceert warmte, die wordt overgedragen door Thermo-elektrische paren om elektriciteit op te wekken.
” het zou na 2023 zijn, als we in het volgende decennium komen, dat we zouden overwegen om radioisotoopkracht te gebruiken voor die missies, als ze het decadale proces overleven, wat ze zeker zullen doen, ” zei Green maandag.
Kernenergie is vereist voor sondes in de verste uithoeken van het zonnestelsel, waar zonlicht onvoldoende is voor zonnepanelen. NASA ‘ s New Horizons-missie naar Pluto, de Cassini-missie op Saturnus en de Curiosity rover op Mars zijn momenteel afhankelijk van plutoniumbronnen.Uranus cirkelt ongeveer 1,8 miljard mijl van de zon, meer dan drie keer verder dan Jupiter, en Neptunus bevindt zich op 2,8 miljard mijl afstand.
andere doelstellingen van de JPL-studie omvatten het beoordelen van hoe Uranus-en Neptunus-onderzoekssondes kunnen profiteren van geavanceerde sensortechnologieën, zoals compacte instrumentatie en camera ‘ s met hoge resolutie. Green zei dat de studie zal ook onderzoeken hoe NASA ‘ s krachtige Ruimtelanceersysteem, die wordt overwogen voor de lancering van de Europa-missie in 2022, zou kunnen zorgen voor grotere, meer capabele en minder risicovolle missies naar Uranus en Neptunus die de reis in een fractie van de tijd haalbaar zou kunnen maken als de sondes gebruikt een kleinere raket.”Er is dit ondergrondse sentiment dat we nodig hebben om terug te keren naar het buitenste zonnestelsel, maar het is gewoon zo moeilijk,” zei Heidi Hammel, een planetaire astronoom die executive vice president is van de Association of Universities for Research in Astronomy. “We werken aan technologie om het niet zo moeilijk en zo duur te maken.”
NASA gaf JPL ook de opdracht om manieren te vinden waarop internationale partners aan de missies konden deelnemen en om een wetenschappelijk definitieteam voor Uranus en Neptunus op te richten.Sommige wetenschappers zien Uranus en Neptunus als de logische volgende stap in de strategische verkenning van het zonnestelsel, en orbiters naar een of beide grote planeten zouden ongeveer een halve eeuw na hun eerste ontmoeting met de Voyager 2-sonde van NASA kunnen aankomen.”The planetary decadal puts a Uranus mission very high,” vertelde Green In juli tijdens een briefing tijdens de New Horizons flyby van Pluto. “Ook al zijn dat reuzenplaneten — Uranus en Neptunus — ze hebben veel grote compositorische verschillen met de grote gasreuzen — die voornamelijk waterstof en helium zijn-dat is Saturnus en Jupiter. We noemen die — Uranus en Neptunus-ijsreuzen omdat ze veel ammoniak en ander materiaal hebben.”
wetenschappers geloven dat Uranus en Neptunus voornamelijk bestaan uit rots en ijs, met een dichte, gelaagde atmosfeer. Onderzoekers weten niet waar ze zoveel ijs vandaan hebben, maar sommige experts geloven dat Uranus en Neptunus werden gebombardeerd met bevroren primordiale objecten uit de Kuipergordel, een ring van frigide protowerelden voorbij Neptunus die Pluto en tientallen andere dwergplaneten ter grootte van een natie bevat.Verrassende ontdekkingen door de New Horizons flyby van Pluto, die de verkleinwoord ijzige wereld blootlegden om tekenen van schijnbare gletsjerstromen en voortdurende geologische activiteit te laten zien, hebben de aandacht hernieuwd op de grotendeels onontgonnen randen van het zonnestelsel, zoals de Kuipergordel.”Our new frontier is the outer part of the solar system,” zei Green.
ten minste enkele manen van de buitenste reuzenplaneten, zoals de Triton van Neptunus, zijn waarschijnlijk intacte overblijfselen van de oude Kuipergordel die miljarden jaren geleden werden gevangen.
” als we terug willen naar een Kuipergordel (na nieuwe horizonten), hoeven we misschien niet in de Kuipergordel te gaan om het te krijgen, ” zei Green In juli. “We willen misschien naar Neptunus om Triton te bezoeken, dat dichterbij is. Hoewel Neptunus ver weg is, is het nog steeds niet zo ver als sommige objecten van de Kuipergordel.”
“ik denk dat de wetenschap het geval van een toekomstige missie naar één of beide van de ice giants is sterk, en ik verwacht dat ze goed worden geplaatst in de volgende decadal enquête,” zei Mark Hofstadter, een planetair wetenschapper die led-studies voor een Uranus-missie in de late jaren 2000.
“De aankondiging gisteren van Jim Groen betekent dat de volgende decadal is dan beter in staat om een realistische en staat missie, en zijn prijs”, Hofstadter vertelde Ruimtevaart Nu.
voor William McKinnon, een planetaire geoloog aan de Washington University in St. Louis, een ander bezoek aan Uranus of Neptunus zou fascinerend zijn, vertelt hij de ruimtevaart nu.Maar McKinnon, die op dit moment nieuwe gegevens over Pluto analyseert vanuit nieuwe horizonten, brengt een vaak over het hoofd gezien probleem naar voren onder wetenschappers die aan sondes werken naar verre bestemmingen: het duurt tientallen jaren om zo ‘ n missie te ontwerpen, te bouwen en te vliegen, gevolgd door meer jaren van data kraken.”An ice giant mission, Probably an orbiter, is, helaas, over the horizon as far as my lifespan is concerned, so I salute those who will live to see it!”
e-mail de auteur.
volg Stephen Clark op Twitter: @StephenClark1.