Po šiek tiek daugiau nei metų prasidės naujas dešimtmetis, o kartu su juo atsivers visiškai nauja idėjų srautas NASA misijoms, kai kurie arčiau - kaip Marsas, kiti dar toliau. Kai kurie labai tolimi. Kai kurie žmonės tikisi, kad robotų kelionių į ne tik milijonus pasaulių era, bet ir atsivers milijardai kilometrų nuo mūsų. Tai apima Uraną ir Neptūną (planetos, kurias aplankėme atitinkamai 1986 m. Ir 1989 m.), Taip pat šimtus ledo kūnų už regiono, vadinamo Kuiperio diržu.
Kuiperio juostoje gyvena Plutonas ir tūkstančiai kitų įvairaus dydžio pasaulių. Daugumą ten esančių kūnų sudaro mūsų saulės sistemos statybiniai blokai, jau seniai palydėti į tolimus ledinius regionus. Apsilankymas Kuiperio juostoje gali mums suteikti užuominų į klausimus apie tai, kaip susiformavo mūsų planeta ir jos kaimynai, kodėl ten tiek vandens ir kitų paslapčių.
- „Salik.biz“
Saulės sistemos ribose
Uranas ir Neptūnas taip pat turi daugybę paslapčių. Kuo daugiau sužinome apie planetų sistemas, tuo dažniau matome, kad dauguma pasaulių nėra tokie dideli kaip Jupiteris ir nėra tokie maži kaip Žemė. Daugelio jų dydis yra panašus į Urano ir Neptūno - „ledo gigantų“, pavadintų egzotiška vandens ledo būkle, esančia giliai po debesuotu sluoksniu. Urano ir Neptūno studijos ne tik padės mums suprasti mūsų saulės sistemos planetas - tai padės mums suprasti ir kitas žvaigždes sukančias planetas.
Daugelis šių misijų priklauso nuo laiko. Būsimas dešimtmečio tyrimas - NASA „dešimties metų apklausa“, kai agentūra siunčia kosminius laivus 2020 ir 2030 metais - galėtų sukurti ar sugriauti šiuos tolimus planus tyrinėti išorinę saulės sistemą.
Dekadalinis tyrimas: kaip vyks dekadalinis tyrimas
Reklaminis vaizdo įrašas:
Nuo 2020 m. Grupė iš Nacionalinės mokslų akademijos (dalyvaujant kelioms suinteresuotosioms šalims iš kosmoso bendruomenės) susiburs ir sudarys prioritetinių mokslinių tyrimų tikslų sąrašą. Mokslininkai siūlys savo galimybes pateikdami rašytines rekomendacijas, žinomas kaip „baltieji dokumentai“(skaitykite: balta knyga).
Remiantis šiomis rekomendacijomis, susidarys bendras sutarimas dėl to, kokie turėtų būti prioritetai. Šie tikslai yra orientaciniai pasiūlos misijos vidutinės nuotrupos kategorijoje „Naujos sienos“(šioje kategorijoje buvo „New Horizons“ir „Juno“). NASA pirmiausia sudaro siūlomų misijų sąrašą, o po to palaipsniui susiaurina juos iki vieno ar dviejų finalininkų. Kai finalininkas gauna žalią šviesą, už jo esanti komanda gali pradėti planuoti ir kurti - ir tai užtrunka metus.
Dėl viso to gali būti sunku patekti į konkretų langą, pro kurį bus galima tyrinėti Uraną ar Neptūną, taip pat pažvelgti į objektą iš Kuiperio juostos. Štai kodėl tiksli diagrama yra rizikinga.
Ledo milžino lankymas
Visų pirma, viena iš grupių svarstė galimybę misijai aplankyti Uraną ir Neptūną tuo pačiu metu. Paskutinę iteraciją sudaro Urano skraidymas ir Neptūno orbita. Marko Hofstadterio ir Amy Simono vadovaujami mokslininkai planuoja pamatyti kitokią Urano pusę nei „Voyager 2“, stebėtą 1986 m., Ir ištirti Neptūną ir didžiausią jo mėnulį Tritoną. „Triton“sukasi atgal, o tai gali būti dėl to, kad kadaise tai buvo didžiausias Kuiperio juostos objektas - prieš tai „Neptūnas“traukė „Triton“link savęs, išmesdamas daugelį savo originalių palydovų.
Simonas sako, kad šios misijos turėtų būti dislokuotos per 15 metų, įskaitant kelionės ir tyrimų laiką. Taip yra dėl to, kiek laiko atskiros transporto priemonės dalys gali santykinai užtikrintai išgyventi erdvėje. Nors erdvėlaivis gali gyventi ilgiau, minimalus yra 15 metų, per kuriuos galite būti tikri, kad misija atliks visas savo mokslo užduotis, tačiau kaip įsitikinti, kad kelionė eikvoja per daug resursų dabartiniame tyrimų etape? Vienas iš būdų pagreitinti erdvėlaivį yra paspartinti planetos gravitacinę jėgą.
„Paprastai, jei norite patekti ten mažiau nei per 12 metų, jie skraido aplink planetas, paprastai įskaitant Žemę ir Venerą“, - sako Simonas. Tokiuose scenarijuose jūs gerai pasineriate į planetos gravitaciją, tikėdamiesi timptelėjimo efekto, kuris pagreitins jūsų amatą ir sutaupysite kuo daugiau degalų. Jupiterį taip pat naudoja geriausios galimybės, nes jis yra pats masyviausias ir gali žymiai pagreitinti erdvėlaivį.
Pavyzdžiui, „New Horizons“pasinaudojo Jupiterio pagalba, kad pasiektų Plutoną. „Cassini“panaudojo keturis atskirus skraidymus, kad pagreitėtų su Saturnu po paleidimo iš Žemės, du kartus gautų pagreitį iš Veneros, grįžtų į Žemę ir galiausiai padarytų paskutinį šuolį iš Jupiterio.
Simonas sako, kad norint patekti į Uraną griežtu grafiku, galima būtų panaudoti Saturno skraidyklę - pavyzdžiui, per langą tarp 2024 ir 2028 m., Norint sugauti dujų milžiną tinkamoje vietoje per savo 29 metų orbitą. Tokią misiją reikės greitai apgalvoti pagal NASA standartus - paprastai misijos planuojamos prieš dešimt metų iki starto, tada suplanuotos, suprojektuotos ir pradėtos per penkerius metus - taigi turėsite pasikliauti kitu langu - „Jupiter“skraidykle tarp 2029 ir 2032, o po to - išėjimu. į Neptūną. Kitas šansas atsiras ne anksčiau kaip po dešimties metų.
Misija į Uraną gali naudoti tradicinius raketinius variklius ir variklius, kad greičiau pasiektų pagreičio taškus - ar tai būtų „Atlas V“ar „Delta IV Heavy“raketa. Bet kadangi „Neptūnas“yra taip toli ir tiksli trajektorija nesutampa taip puikiai, kaip mes norėtume, misija į šią planetą priklausys nuo kosminės paleidimo sistemos - NASA naujos kartos raketų su padidinta naudingoji apkrova (ir ji dar net neskraidė). Jei jis nebus paruoštas laiku, turėsime pasikliauti kita naujos kartos technologija: saulės elektrine varomąja jėgaine, kuri naudoja saulės energiją, kad uždegtų jonizuotas dujas, kad transporto priemonė paspartėtų. Iki šiol jis buvo naudojamas tik „Dawn“erdvėlaivyje vykdant misijas į Vakarus ir Ceresą bei vykdant dvi misijas mažiems asteroidams.
„Net ir naudojant saulės energiją, cheminiai varikliai vis tiek reikalingi, jei saulės energija tampa neveiksminga ir stabdoma orbitoje“, - sako Simonas.
Taigi tvarkaraštis yra gana trumpas. Bet jei judėsime aktyviau, abi šios misijos gali tarnauti skirtingam tikslui: pasiekti dar neištyrinėtus Kuiperio juostos pasaulius.
Didelis nežinomas
Dar viename „New Horizons“komandos narių rašomame darbe nagrinėjama galimybė sugrįžti į Kuiperio juostą po sėkmingo zondo pasivaikščiojimo Plutone. „Pamatėme, kaip tai buvo įdomu, ir norėjome sužinoti, kas dar yra ten“, - sako Tiffany Finley, Pietvakarių tyrimų instituto (SWRI) vyriausiasis inžinierius ir straipsnio, išspausdinto „Spacecraft“ir „Rockets“žurnale, bendraautorius.
Kuiperio juostoje yra ledo likučių, susidariusių susidarius Saulės sistemai, o jame esantys objektai apima didžiulę įvairių medžiagų įvairovę. Pvz., Plutonas yra šiek tiek didesnis nei Erisas. Bet Plutonas pagamintas iš ledo, todėl jis turi mažiau masės. Eris didžiąja dalimi yra sudarytas iš akmenų, todėl yra tankesnis. Atrodo, kad kai kuriuos pasaulius sudaro metanas, o kituose - daug amoniako. Kažkur mūsų Saulės sistemos kieme yra daugybė nykštukinių planetų ir mažų pasaulių, turinčių esminius taškus mūsų supratimui apie tai, kaip planetos atsiranda - ir ar kitos planetų sistemos gali būti panašios į mūsų.
Mokslininkai taikė siaurus apribojimus: jie apribojo misiją iki 25 metų ir pažiūrėjo į 45 ryškiausius Kuiperio juostos objektus, palygindami juos su skirtingais planetinio skraidymo scenarijais. Jupiteris, stebėtinai, atrado daugumą sąraše esančių taikinių. Bet Jupiterio langas atsidaro kartą per 12 metų, todėl Jupiterio misijos priklauso nuo laiko. Paprastas Saturno skraidymas pateikia gana gerą Kuiperio juostos taikinių sąrašą.
Bet kai suporuosite šiuos pasaulius su Uranu ar Neptūnu, gausite galimybę sužinoti apie naujus faktus apie paslaptingiausias, tolimiausias mūsų planetas ir net kai kurias nykštukines planetas.
Silpno efektas padės pasiekti šiuos pasaulius pirmiausia iš Jupiterio, o paskui iš kitos planetos. Kiekviena iš šių planetų 2030-aisiais siaurame lange prilygsta Jupiteriui ir tvarkingai telpa į skirtingas to dešimtmečio dalis. Pavyzdžiui, norint patekti į pasaulių, esančių kelyje su Neptūnu, sąrašą, 2030-ųjų pradžioje turite pasiekti Jupiterį, o patekti į Kuiperio juostą per Uraną reiktų paleisti 2030-ųjų viduryje. Jupiteris ir Saturnas suderinami laiku, kad 2030-ųjų pabaigoje patektų į Kuiperio juostą.
Tikslų sąrašas siūlo daug įdomių galimybių. Varuna, pailgas pasaulis, įgavęs šią formą dėl greito sukimosi greičio, puikiai tinka skristi aplink Jupiterį-Uraną. Neptūnas, kaip jau minėta, suteikia žvilgsnį į Erisą. Misija per Jupiterį-Saturną leis stebėti Sedną - didelę nykštukinę planetą, kurios orbita galėtų nukreipti kelią į dar neatrastą dešimties planetų. Jupiteris-Saturnas leis jums sustoti prie vienos iš įdomiausių nykštukinių planetų: Haumea.
Kaip ir Varuna, Haumea yra kiaušinio formos, tuo tarpu dauguma didžiųjų nykštukinių planetų Kuiperio juostoje dažniausiai būna apvalios. Tačiau Haumea šią formą įgijo po senovės susidūrimo, kuris jai davė du mėnulius, žiedinę sistemą ir uodegą, pagamintą iš šiukšlių. Kai asteroidai turi panašią sudėtį, jie vadinami „susidūrimo šeima“. „Haumea“sukūrė vienintelę žinomą Kuiperio juostos susidūrimų šeimą.
Kad ir ką pasirinktume, neturėsime daug laiko. Todėl, jei norime pamatyti Haumėjos žiedus ar net raudoną svetimą Šednos šviesą, darbas turi būti pradėtas kuo greičiau. Šie pasauliai yra tokie maži, kad yra tik vienas būdas sužinoti jų paslaptis: patekti į juos.
Ilja Khel