Za 30 lat nuklearna misja eksploracji kosmosu do Neptuna i jego księżyców może zacząć ujawniać niektóre z najbardziej nieuchwytnych tajemnic naszego Układu Słonecznego na temat formowania się jego planet - a także te niedawno odkryte wokół innych gwiazd.
Ta wizja przyszłości jest przedmiotem 12-miesięcznego badania planistycznego przeprowadzonego przez różnorodny zespół ekspertów kierowany przez Boeing Satellite Systems i finansowany przez NASA. Jest to jedno z 15 badań „Wizji misji”, które mają na celu opracowanie koncepcji w długoterminowych planach eksploracji kosmosu w Stanach Zjednoczonych. Członek zespołu Neptuna i radiolog, profesor Paul Steffes z Wydziału Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej Georgia Institute of Technology, nazywa misję „najlepszą eksploracją kosmosu”.
NASA przeprowadziła rozległe misje do Jowisza i Saturna, zwane „gazowymi gigantami”, ponieważ składają się głównie z wodoru i helu. Do 2012 r. Badania te przyniosą istotne informacje na temat chemicznych i fizycznych właściwości tych planet. Mniej wiadomo o Neptunie i Uranie - „lodowych gigantach”.
„Ponieważ są dalej, Neptun i Uran reprezentują coś, co zawiera więcej oryginału - używając„ Carl Saganism ”-„ materii słonecznej ”lub mgławicy, która skondensowała się, tworząc planety” - powiedział Steffes. „Neptun to surowa planeta. Jest mniej podatny na wpływy bliskiego słońca i miał mniej zderzeń z kometami i asteroidami. Jest bardziej reprezentatywny dla pierwotnego układu słonecznego niż Jowisz lub Saturn ”.
Ponieważ Neptun jest tak zimny, jego struktura różni się od Jowisza i Saturna. Steffes zauważył, że misja zbadania pochodzenia i struktury Neptuna, która ma się rozpocząć między 2016 a 2018 rokiem i przybędzie około 2035 r., Zwiększy zrozumienie przez naukowców różnorodnych formacji planet w naszym Układzie Słonecznym i innych.
Zespół misyjny jest również zainteresowany eksploracją księżyców Neptuna, zwłaszcza Tritona, które planetolodzy uważają za obiekt pasa Kuipera. Takie kulki lodu to mikroplanety o średnicy do 1000 kilometrów i zwykle występują w najbardziej oddalonych regionach naszego Układu Słonecznego. Na podstawie dotychczasowych badań naukowcy uważają, że Triton nie powstał z materiałów Neptuna, takich jak większość księżyców krążących wokół planet w naszym Układzie Słonecznym. Zamiast tego Triton jest prawdopodobnie obiektem pasa Kuipera, który przypadkowo został wciągnięty na orbitę Neptuna.
„Triton powstał w kosmosie” - powiedział Steffes. „To nie jest nawet bliski krewny Neptuna. To adoptowane dziecko ?. Uważamy, że obiekty z pasów Kuipera, takie jak Triton, były kluczem do rozwoju naszego układu słonecznego, dlatego odwiedzanie Triton jest bardzo interesujące ”.
Mimo że stoją w obliczu szeregu problemów technicznych - w tym projektowania sond wejściowych oraz rozwoju instrumentów telekomunikacyjnych i naukowych - zespół Neptune Vision Mission opracował wstępny plan. Członkowie zespołu, w tym Steffes, prezentowali to jesienią tego roku na różnorodnych spotkaniach naukowych, aby zachęcić opinię innych ekspertów. 17 grudnia zaprezentują go ponownie na dorocznym spotkaniu Amerykańskiej Unii Geofizycznej. Ostateczne zalecenia zostaną przekazane NASA w lipcu 2005 r.
Plan opiera się na dostępności technologii napędu jądrowo-elektrycznego opracowywanej w ramach projektu Prometheus NASA. Tradycyjna rakieta chemiczna wystrzeliłaby statek kosmiczny z orbity Ziemi. Następnie elektryczny układ napędowy napędzany małym reaktorem rozszczepienia jądrowego - zmodyfikowaną technologią typu okręt podwodny - napędzałby statek kosmiczny do jego kosmicznego celu. Układ napędowy generowałby ciąg poprzez wydalanie elektrycznie naładowanych cząstek zwanych jonami ze swoich silników.
Ze względu na dużą naukową ładowność statku kosmicznego z napędem elektryczno-jądrowym i mocy, misja Neptuna ma wielką nadzieję na odkrycie naukowe, powiedział Steffes.
Misja wykorzysta czujniki elektryczne i optyczne na pokładzie orbitera oraz trzy sondy do wykrywania natury atmosfery Neptuna, powiedział Steffes, ekspert w dziedzinie zdalnego wykrywania atmosfer planet. W szczególności misja zgromadzi dane na temat pierwiastków atmosferycznych Neptuna w stosunku do wodoru i kluczowych stosunków izotopowych, a także grawitacji i pól magnetycznych planety. Będzie badał globalną dynamikę cyrkulacji atmosferycznej, meteorologię i chemię. Na Triton dwa lądowniki zgromadzą informacje atmosferyczne i geochemiczne w pobliżu gejzerów na powierzchni.
Trzy sondy wejściowe misji zostaną zrzucone do atmosfery Neptuna na trzech różnych szerokościach geograficznych - strefie równikowej, połowie szerokości geograficznej i regionie polarnym. Projektanci misji stają przed wyzwaniem polegającym na przesyłaniu danych z sond przez atmosferę pochłaniającą fale radiowe Neptuna. Zauważył, że laboratorium Steffesa w Georgia Tech przeprowadziło szeroko zakrojone badania i dokładnie zrozumiało, jak rozwiązać ten problem.
Zespół misji wciąż dyskutuje, jak głęboko sondy powinny zostać rozmieszczone w atmosferze Neptuna, aby uzyskać znaczące dane naukowe. „Jeśli wybierzemy wystarczająco niską częstotliwość sygnałów radiowych, możemy obniżyć do 500 do 1000 atmosfer ziemskich, czyli 7500 funtów ciśnienia na cal kwadratowy (PSI)”, wyjaśnił Steffes. „Ta presja jest podobna do tego, czego doświadcza łódź podwodna w głębokim oceanie”.
Jednak według modelarzy atmosferycznych zespołu misyjnego ta głębokość prawdopodobnie nie będzie wymagana, powiedział Steffes. Sondy będą w stanie uzyskać większość informacji tylko w 100 atmosferach ziemskich, czyli 1500 PSI.
Oryginalne źródło: Georgia Tech News Release
