NASA poprosiła naukowców, aby ocenili, jak zaprojektować i latać zrobotyzowanymi sondami kosmicznymi na Uranie i Neptunie, ostatniej z klasycznych planet Układu Słonecznego, które jeszcze nie zostały okrążone, prawdopodobnie zapewniając, że ogromne lodowate światy znajdą się na szczycie listy zadań Agencji Kosmicznej w nadchodzących dziesięcioleciach.
prowadził Jet Propulsion Laboratory, badania przyjrzą się pomysłom na orbitery, które mogłyby zostać wysłane Urana i Neptuna pod koniec 2020 lub na początku 2030 i zbadają struktury, skład i rozległe układy księżycowe olbrzymiej planety.
jednym z celów badań będzie zaprojektowanie wspólnej platformy kosmicznej, która mogłaby zostać opracowana w dwóch egzemplarzach i wystrzelona do Urana i Neptuna za około 2 miliardy dolarów każdy, według Jima Greena, szefa działu planetarnego NASA.
ale Green powiedział, że naukowcy powinni przyjrzeć się wyskalowanym koncepcjom, które można by opracować mniejszym kosztem.
„chcemy zidentyfikować potencjalne koncepcje w całym spektrum punktów cenowych”-powiedział Green w poniedziałek na spotkaniu sponsorowanej przez NASA grupy roboczej poświęconej badaniom nad planetami zewnętrznymi. „Jedną z naszych (przeszkód), aby wykonać misje, jest ogromna cena, którą trzeba zapłacić, aby móc dostać się do zewnętrznego układu słonecznego.”
badanie jest pierwszym biurokratycznym krokiem w wieloletnim wysiłku obejmującym niezależne oceny kosztów i techniczne, wzajemną ocenę naukową i budżetowanie federalne, zanim misja na jedną z lodowatych Planet przejdzie od deski kreślarskiej do rzeczywistości, powiedział Green.
wyniki badania zostaną przedstawione zespołowi naukowców zasiadającemu w Krajowej Radzie badań naukowych na początku 2020 roku. Komitet NRC spotyka się raz na dekadę, aby ustalić najważniejsze priorytety na najbliższe 10 lat badań planetarnych, tworząc raport, który klasyfikuje koncepcje misji do rozważenia przez decydentów NASA.
Polityka Agencji Kosmicznej jest zgodna z zaleceniami decadal survey.
misja na uran lub Neptuna będzie prawdopodobnie wielomiliardową misją flagową w formie sondy Cassini NASA lecącej wokół Saturna i niedawno zatwierdzonej sondy do wielokrotnego latania przez lodowaty księżyc Jowisza Europa.
budżet NASA na badania planetarne może wspierać tylko jedną tak kosztowną misję na raz, więc tylko prace na niskim poziomie nad kolejnym flagowym projektem są przystępne do czasu, gdy misja Europa odejdzie z ziemi w 2022 roku.
„oczywiście nie będzie łatwo być w stanie, nawet po tym, jak dorwiemy Europę za pas, faktycznie wykonać następną dużą misję, ale musimy poczynić postępy, aby zrozumieć nasze priorytety naukowe i spojrzeć na to w sposób, który przygotuje nas do następnej dekady, ale także wykorzysta nowe technologie i możliwości, które pojawiły się (od ostatniego sondażu dekadowego)”, powiedział Green w poniedziałek.
ostatni decadal survey report wydany w 2011 roku wyznaczył główne cele NASA w zakresie badań planetarnych jako misję powrotu próbek na Marsa i sondę do Europy.
kolejny łazik marsjański NASA, który ma wystartować w 2020 roku, będzie zbierał i przechowywał okazy skał w celu ich odzyskania i powrotu na Ziemię w ramach przyszłej misji. NASA oficjalnie zatwierdziła sondę Europa flyby na początku tego roku w celu oceny możliwości przebywania na lodowatym Księżycu.
Uranus orbiter był trzeci w kolejce w 2011 decadal survey, ale budżet NASA utrzyma misję uziemiony co najmniej do końca 2020 roku. Oznacza to, że ostateczna zgoda NASA na misję zależy od tego, czy uda się to w następnej dekadalnej ocenie przez National Research Council.
prawdopodobnie będzie miał silne poparcie dla zrobotyzowanej misji poświęconej Księżycowi Saturna, tytanowi, który ma morza i rzeki płynnych węglowodorów, takich jak metan, i innej flagowej misji na Marsa, aby odebrać próbki zebrane przez łazik 2020.
misja lądownika lub łazika na Wenus może również zyskać poparcie w kolejnym raporcie dekadalnym. Powierzchnia spowitego chmurami świata nie została zbadana od czasów radzieckich misji lądownika w 1980 roku.
oczekuje się, że NASA zażąda podobnych badań koncepcyjnych na innych czołowych kandydatów do przyszłych flagowych misji zmierzających do następnego badania dekadalnego, ale Uran i Neptun są pierwsze w partii.
orbitery dla Urana i Neptuna będą prawie na pewno polegać na bateriach jądrowych zasilanych plutonem, a finansowanie przez rząd USA dodatkowej produkcji plutonu klasy kosmicznej zapewnia, że takie projekty będą miały potrzebne zasoby energii, powiedział Green.
Inżynierowie pakują granulki plutonu-238, izotopu przystosowanego do elektryczności w przestrzeni kosmicznej, do generatorów radioizotopów. Naturalny rozpad plutonu-238 wytwarza ciepło, które jest przenoszone przez pary termoelektryczne w celu wytworzenia energii elektrycznej.
„byłoby po 2023 roku, w miarę zbliżania się do następnej dekady, rozważylibyśmy użycie mocy radioizotopów do tych misji, jeśli przetrwają proces dekadalny, co jestem pewien, że tak będzie” – powiedział Green w poniedziałek.
energia jądrowa jest wymagana dla sond w najdalszych zakątkach układu słonecznego, gdzie światło słoneczne jest niewystarczające dla paneli słonecznych. Misja NASA Nowe Horyzonty na Plutona, Misja Cassini na Saturnie i łazik Curiosity na Marsie obecnie opierają się na plutonowych źródłach energii.
Uran krąży około 1,8 miliarda mil od słońca, ponad trzy razy dalej niż Jowisz, a Neptun znajduje się w odległości 2,8 miliarda Mil.
inne cele badania JPL obejmują ocenę, w jaki sposób sondy badawcze Urana i Neptuna mogą korzystać z zaawansowanych technologii czujników, takich jak kompaktowe oprzyrządowanie i Kamery o wysokiej rozdzielczości. Green powiedział, że badanie zbada również, w jaki sposób potężny system startowy NASA, który jest rozważany do uruchomienia misji Europa w 2022 roku, może pozwolić na większe, bardziej zdolne i mniej ryzykowne misje do Urana i Neptuna, które mogłyby sprawić, że podróż w ułamku czasu będzie wykonalna, jeśli sondy użyją mniejszej rakiety.
„jest takie podziemne przekonanie, że musimy wrócić do zewnętrznego układu słonecznego, ale to takie trudne”, powiedziała Heidi Hammel, astronom planetarny, który jest wiceprezesem wykonawczym Stowarzyszenia Uniwersytetów ds. badań astronomicznych. „Pracujemy nad technologią, aby nie była tak trudna i droga.”
NASA zleciła również JPL zidentyfikowanie sposobów, w jakie międzynarodowi partnerzy mogą uczestniczyć w misjach i utworzenie zespołu Naukowego ds. definicji Urana i Neptuna.
niektórzy naukowcy uważają Uran i Neptun za logiczny kolejny krok w strategicznej eksploracji Układu Słonecznego, a orbitery do jednej lub obu ogromnych Planet mogą przybyć około pół wieku po pierwszych spotkaniach sondy Voyager 2 NASA.
„dekad planetarny stawia misję Urana bardzo wysoko” – powiedział Green dziennikarzom w lipcu podczas briefingu podczas przelotu Plutona Nowe Horyzonty. „Mimo, że są to planety — olbrzymy — Uran i Neptun — mają wiele istotnych różnic w składzie od wielkich gazowych olbrzymów — które są głównie wodorem i Helem-czyli Saturnem i Jowiszem. Nazywamy je — Uran i Neptun-lodowymi olbrzymami, ponieważ mają dużo amoniaku i innego materiału.”
naukowcy uważają, że Uran i Neptun składają się głównie ze skał i lodu, z gęstą, warstwową atmosferą. Badacze nie są pewni, skąd mieli tyle lodu, ale niektórzy eksperci uważają, że Uran i Neptun były bombardowane zamrożonymi pierwotnymi obiektami Z Pasa Kuipera, pierścienia oziębłych proto-światów poza Neptunem, który zawiera Pluton i dziesiątki innych planet karłowatych wielkości narodu.
zaskakujące odkrycia dokonane przez przelot Plutona New Horizons, ukazujące niewielki, lodowaty świat, wykazujący oznaki pozornych przepływów Lodowcowych i trwającej aktywności geologicznej, zwróciły uwagę na w większości niezbadane, Dalekie krawędzie układu słonecznego, takie jak pas Kuipera.
przynajmniej niektóre z zewnętrznych księżyców planet-olbrzymów, takich jak Tryton Neptuna, są prawdopodobnie nienaruszonymi pozostałościami starożytnego Pasa Kuipera, które zostały przechwycone miliardy lat temu.
„jeśli chcemy wrócić do obiektu Pasa Kuipera (po New Horizons), być może nie będziemy musieli iść do pasa Kuipera, aby go zdobyć” – powiedział Green w lipcu. „Możemy chcieć udać się do Neptuna, aby odwiedzić Trytona, który jest bliżej. Mimo że Neptun znajduje się bardzo daleko, nadal nie jest tak daleko, jak niektóre obiekty Pasa Kuipera.”
„myślę, że naukowy przypadek przyszłej misji dla jednego — lub obu-lodowych gigantów jest silny i oczekuję, że będą dobrze umieszczeni w następnym badaniu dekadalnym”, powiedział Mark Hofstadter, Naukowiec planetarny, który prowadził badania dla misji Urana pod koniec 2000 roku.
„wczorajsze ogłoszenie Jima Greena oznacza, że następna dekadal będzie lepiej przygotowana do zidentyfikowania realistycznej i zdolnej misji oraz jej kosztu”, powiedział Hofstadter teraz.
dla Williama Mckinnona, geologa planetarnego z Washington University w St. Louis, kolejna wizyta Urana czy Neptuna byłaby fascynująca-opowiada
ale McKinnon, który obecnie analizuje świeże dane o plutonie z New Horizons, budzi często pomijany niepokój wśród naukowców pracujących nad sondami do odległych miejsc: zaprojektowanie, zbudowanie i wykonanie takiej misji zajmuje dekady, a następnie kolejne lata przetwarzania danych.
” lodowy olbrzym, przypuszczalnie orbiter, jest niestety za horyzontem, jeśli chodzi o moją długość życia, więc pozdrawiam tych, którzy dożyją tego!”
napisz do autora.
śledź Stephena Clarka na Twitterze: @StephenClark1.