Misja NASA Nowe Horyzonty wiele nas nauczyła o Plutonie, lodowej planecie karłowatej. Ale statek kosmiczny przeleciał tak szybko obok Plutona, że otrzymaliśmy tylko obrazy w wysokiej rozdzielczości z jednej strony planety, tak zwanej „strony spotkania”. Nowe Horyzonty dały nam duży skok w zrozumieniu, ale w pewnym sensie zadały więcej pytań niż odpowiedział.
Kolejnym krokiem jest oczywiście orbiter, a teraz NASA zaczyna poważnie go rozważać.
NASA przekazała fundusze Southwest Research Institute (SwRI) na rozpoczęcie rozwoju tego pomysłu. Zadaniem SWRI jest zbadanie „ważnych atrybutów, wykonalności i kosztów ewentualnej przyszłej misji orbitera Plutona”.
To nie jest pewne. To badanie jest jednym z 10 zatwierdzonych przez NASA przed kolejnym przeglądem Planetary Science Decadal Survey. Badanie opracuje wymagania projektowe dla orbitera i jego ładunku, poczyni wstępne szacunki kosztów i oszacuje ryzyko dla nowych technologii potrzebnych do wykonania misji. Wyniki tego badania zostaną dostarczone do National Academy Planetary Decadal Study, które rozpocznie się w 2020 roku.
Nowe Horyzonty odwiedziły Plutona, zanim udały się głębiej w Pas Kuipera i odwiedziły 2014 MU69, Obiekt Pasa Kuipera (KBO) znany również jako Ultima Thule. Statek kosmiczny może nawet odwiedzić trzecie KBO. Proponowany Orbiter Plutona podążyłby podobną ścieżką.
„Jesteśmy podekscytowani, że mamy okazję poinformować o debacie na temat ankiety przeprowadzonej w ramach tego badania” - powiedział dr Carly Howett z SwRI, który kieruje tym wysiłkiem. „Naszą misją jest wysłanie jednego statku kosmicznego na orbitę Plutona przez dwa ziemskie lata, zanim oderwie się, by odwiedzić przynajmniej jedną KBO i jeszcze jedną karłowatą planetę KBO”.
Poprzednie prace SwRI nad orbitą Plutona położyły podwaliny pod to badanie. W 2018 roku SwRI wykorzystał własne fundusze badawcze, aby opracować pomysł na orbitalną trasę, która może zbadać Plutona, a następnie skierować się dalej w stronę Pasa Kuipera.
„… Możliwe jest użycie pomocy grawitacyjnych z największego księżyca Plutona, Charona, aby uciec z orbity Plutona i wrócić do Pasa Kuipera…”
Dr Alan Stern, Southwest Research Institute
„W badaniu finansowanym przez SwRI, które poprzedziło to nowe badanie finansowane przez NASA, opracowaliśmy trasę orbitalną systemu Pluto, pokazując, że misja była możliwa dzięki planowanym pojazdom nośnym i istniejącym elektrycznym układom napędowym” - powiedział dr Alan Stern, główny badacz SwRI misji Nowe Horyzonty, a także badania finansowane przez SwRI. „Pokazaliśmy również, że możliwe jest użycie pomocy grawitacyjnych z największego księżyca Plutona, Charona, aby uciec z orbity Plutona i wrócić do Pasa Kuipera w celu zbadania większej liczby KBO takich jak MU69 i co najmniej jeszcze jednej planety karłowatej w porównaniu z Plutonem. ”
Kluczową przeszkodą w misji orbitera do Plutona jest gaz pędny. Na orbitę wokół Plutona potrzeba dużo paliwa, aby zbadać jego księżyce, atmosferę, interakcje wiatru słonecznego i inne aspekty układu Plutona. Ale badanie z 2018 roku wykazało, że orbiter Plutona może korzystać z pomocy grawitacji z satelity Plutona Charona, aby badać Plutona przez kilka lat, i może korzystać z tej samej asysty grawitacyjnej, aby wejść głębiej w Pas Kuipera. Jest to podobne do sposobu, w jaki misja Cassini wykorzystała dużego księżyca Saturna Tytana.
„To przełomowe” - powiedział Stern o badaniu z 2018 roku. „Wcześniej NASA i społeczność planetologiczna uważały, że następnym krokiem w eksploracji Pasa Kuipera będzie wybór między„ zejściem głęboko ”w badaniach Plutona i jego księżyców, a„ poszerzeniem się ”poprzez zbadanie mniejszych obiektów Pasa Kuipera i innej planety karłowatej porównanie do Plutona. Społeczność naukowców zajmujących się planetami debatowała, co było właściwym następnym krokiem. Nasze badania pokazują, że możesz wykonać jedno i drugie w jednej misji: to zmienia grę. ”
Plan na 2018 r. Pozwolił również na bliskie spotkanie z Charonem, największym satelitą Plutona, a także z innymi lotami księżycowymi.
Tiffany Finley jest liderem oprogramowania w dziale nauki i inżynierii kosmicznej SwRI. „Ta trasa jest daleka od zoptymalizowanej, ale jest w stanie wykonać pięć lub więcej lotów z każdego z czterech małych księżyców Plutona, jednocześnie badając regiony polarne i równikowe Plutona za pomocą zmian w płaszczyźnie”, powiedział Finley. „Plan pozwala również na intensywne spotkanie z Charonem z bliska, zanim zanurzy się w atmosferze Plutona, aby pobrać próbki, zanim statek użyje Charona po raz ostatni, aby uciec do Pasa Kuipera w celu wykonania nowych zadań” - powiedziała.
Badanie z 2018 r. Wykazało również, że Orbiter Plutona może korzystać z tego samego układu napędowego jonów ksenonowych, co misja Dawn, aby podróżować do innych obiektów Pasa Kuipera. Pokazało także, że orbiter może wejść na orbitę wokół innej planety karłowatej w Pasie Kuipera.
„Kto by pomyślał, że jedna misja z wykorzystaniem już dostępnych elektrycznych silników napędowych może to wszystko zrobić?” Stern powiedział o badaniu z 2018 roku. „Teraz, gdy nasz zespół pokazał, że społeczność nauk planetarnych nie musi wybierać między orbitą Plutona lub lotami innych ciał w Pasie Kuipera, ale może mieć jedno i drugie, nazywam tę połączoną misję„ złotym standardem ”dla przyszłego Plutona i eksploracja Pasa Kuipera. ”
Istnieje kilka przeszkód, z którymi musi zmierzyć się Orbiter Plutona. Jednym z nich jest komunikacja danych. Nowe Horyzonty miały tylko 16 GB przestrzeni dyskowej i zajęło 16 miesięcy przesłanie wszystkich danych z przelotu Plutona z powrotem na Ziemię. To oczywiście nie zadziała dla orbitera. Zwiększenie pojemności danych to prosta sprawa, ale potrzebny będzie znacznie mocniejszy system transmisji danych.
To dobry znak, że NASA postanowiła sfinansować bardziej szczegółowe badanie propozycji Swuto Pluto Orbiter. SwRI ma duże doświadczenie w zarządzaniu misjami, w tym Juno, New Horizons i IBEX. Opracowali również technologie i instrumenty do wielu misji NASA i ESA.
Dzięki New Horizons wiemy, że Pluton jest znacznie bardziej złożony, niż nam się wydawało. Wiemy, że powierzchnia Plutona jest o wiele bardziej aktywna, niż moglibyśmy sobie wyobrazić. Wiemy, że Pluton ma atmosferę i uważamy, że Pluton kiedyś miał na jego powierzchni płyn. Pluton może również mieć ocean pod powierzchnią, prawdopodobnie związany z tak zwanym sercem Plutona, regionem Tombaugh.
Nowe Horyzonty naprawdę dały nam tylko migawkę Plutona. To niezwykle kusząca migawka, ale przelot trwał tylko około 24 godzin i jest o wiele więcej do nauczenia się.
Więcej:
- Informacja prasowa: SWRI TO PLAN PLUTO ORBITER MISSION
- Komunikat prasowy 2018: ZESPÓŁ SWRI PODEJMUJE PRZEŁOMY W BADANIU MISJI ORBITERA PLUTO
- NASA: Rok później: Top 10 odkryć New Horizons w Pluto
