Esterna del sistema Solare in attesa. Ma come facciamo a lei andare?

Dopo un anno con un piccolo inizia un nuovo decennio, e insieme con lui si apre un nuovo flusso di idee per le missioni della NASA, alcuni da vicino — come Marte, alcuni lontano. Alcuni molto lontani. Le singole persone pensano che per noi si apre l'era robotici viaggi in mondi che non sono solo in milioni a miliardi di chilometri da noi. Tra questi, Urano e Nettuno (pianeta che abbiamo visitato nel 1986 e il 1989, rispettivamente), così come centinaia di corpi di ghiaccio al di fuori della zona, conosciuta come la cintura di Kuiper.

Cintura di Kuiper — casa di Plutone e di migliaia di altri mondi di varie dimensioni. La maggior parte dei corpi ci sono costituiti da blocchi di costruzione del nostro sistema Solare, molto tempo fa отконвоированных lontani обледенелые bordo. Visita della cintura di Kuiper può aprire un indizio alle domande, come si è formato il nostro pianeta e i suoi vicini, perché qui tanta acqua e altri enigmi.

ai confini del sistema Solare

Urano e Nettuno conservano un sacco di puzzle di per sé. Quanto più impariamo a conoscere sistemi planetari, più spesso vediamo che la maggior parte dei mondi non sono grandi come , e non sono piccoli come la Terra. Molti di loro, di solito, per dimensioni vicini a Urano e Nettuno, «i giganti di ghiaccio», che ha ricevuto il nome esotico per lo stato di ghiaccio d'acqua, che si trova in profondità sotto il cloud strati. Lo studio di Urano e Nettuno non solo ci aiuterà a capire i pianeti del nostro sistema Solare — ci aiuterà a capire i pianeti che orbitano intorno ad altre stelle.

Molte di queste missioni dipendono dal tempo. Imminente Decadal Survey — «dieci anni di indagine» della NASA, quando l'agenzia di inviare spaziali nel 2020 e 2030 anni — può creare o distruggere questi piani a lungo termine per lo sviluppo del sistema Solare esterno.

Decadal Survey: come sarà dieci anni di analisi

A Partire dal 2020 un gruppo di accademia Nazionale delle scienze (con la partecipazione di alcuni soggetti interessati dalla comunità spaziale) saranno raccolti e fare una lista di obiettivi prioritari per la ricerca. Gli scienziati potranno proporre le loro soluzioni in forma di prescrizione di raccomandazioni, noti come «white papers» (leggi: documento tecnico).

Di queste raccomandazioni si verificherà un consenso generale riguardo, quali dovrebbero essere le priorità. Questi obiettivi servono come punti di riferimento per le proposte di missioni di classe media della categoria New Frontiers (New Horizons e Juno sono stati in questa categoria). NASA prima raccoglie un elenco di proposte di missioni, e poi si restringe gradualmente fino a uno-due finalisti. Una volta finalista ottiene la luce verde, la squadra dietro di lui, può iniziare la pianificazione e la progettazione — e ci vogliono anni.

Tutto questo può rendere difficile entrare in una particolare finestra in cui sarà possibile esplorare Urano o Nettuno, ma anche guardare a un oggetto della fascia di Kuiper. Ecco perché accurati essere rischioso.

Visita il gigante di ghiaccio

Uno dei gruppi, in particolare, ha esaminato la variante missione visite di Urano e Nettuno contemporaneamente. L'ultima versione comprende un volo di Uranio e di uscita in orbita di Nettuno. Sotto la guida di Marco Хофштадтера e Amy Simon, gli scienziati hanno in programma di guardare dall'altra parte dell'Uranio, diversa da quella che «Voyager 2», ha osservato nel 1986, e di esplorare Nettuno e la sua più grande satellite Tritone. Tritone gira al contrario, che può essere dovuto al fatto che una volta era il più grande oggetto della fascia di Kuiper — prima di Nettuno tirato Tritone a sé, facendo cadere molti dei satelliti.

Simon dice che queste missioni devono essere distribuiti in 15 anni, tra cui il viaggio nel tempo e nella ricerca. Ciò è dovuto al fatto, come lungo le singole parti della macchina possono essere memorizzati nello spazio con relativa certezza. Mentre la navicella può vivere più a lungo, 15 anni — è il minimo, durante il quale si può essere certi che la missione esegue i compiti in pieno Ma come fare in modo che il viaggio non истратило troppe risorse nell'attuale fase di ricerca? Uno dei modi per disperdere la navicella — utilizzare la forza gravitazionale del pianeta per l'overclocking.

«di Solito, per arrivare in meno di 12 anni, hanno fatto ricorso a облетам pianeti, di solito tra la Terra e Venere», dice Simon. In tali scenari si è immersi in un pozzo di gravità del pianeta, sperando in un effetto fionda, che disperdono la vostra macchina e vi farà risparmiare un massimo di carburante. «La migliore delle opzioni utilizzato anche Giove, poiché è la più massiccia e può essere molto disperdere il veicolo spaziale».

«Nuovi orizzonti», ad esempio, ho usato l'aiuto di Giove per raggiungere Plutone. «Cassini» ha usato quattro distinte volo per disperdere con l'aiuto di Saturno, dopo il lancio da Terra, l'accelerazione da Venere due volte, il ritorno sulla Terra e, infine, la finale del salto con Giove.

Simon dice che per raggiungere l'Uranio in poco tempo, si potrebbe utilizzare un volo di Saturno, ad esempio, nel dialogo tra il 2024 e il 2028 anno, per la cattura di un gigante gassoso nel posto giusto per i suoi 29 anni di orbita. Tale missione richiederà considerazioni rapide per gli standard della NASA — di solito le missioni sono previste dieci anni prima del lancio, quindi sono previsti, progettati e avviati entro cinque anni — quindi devo contare già sul seguente finestra, flyby di Giove nel periodo dal 2029 al 2032 anno, con conseguente rilascio a Nettuno. La prossima occasione sarà non prima di dieci anni.

La Missione su Urano può utilizzare i tradizionali combustibili e motori, per raggiungere i punti di accelerazione in fretta— che si tratti di un razzo Atlas V o Delta IV Heavy. Ma a causa del fatto che Nettuno è così lontano e precisa traiettoria non è costruito in modo perfetto come vorremmo, la missione su questo pianeta potrà contare su Space Launch System, il razzo della NASA di nuova generazione con una capacità di carico (e lei non aveva ancora volato). Se lei non sarà pronta in tempo, dobbiamo fare affidamento su altre tecnologie di nuova generazione: solare dell'alimentazione elettrica, che utilizza l'energia solare per accensione di gas ionizzato per accelerare il movimento del veicolo. Finora è stato utilizzato solo sulla navicella spaziale Dawn, missione sulla West e Цереру e in due missioni ai piccoli asteroidi.

«Anche in caso di sole elettricità ancora bisogno di propulsione chimica, in caso, se l'energia solare cesserà di essere efficace, ma anche per la frenata in orbita», dice Simon.

In questo modo, il programma è abbastanza stretto. Ma se ci spostiamo più attivo, entrambe queste missioni possono servire un altro scopo: raggiungere mondi inesplorati della cintura di Kuiper.

Grande suspense

Un Altro lavoro, scritto da tre membri del team di «Nuovi orizzonti», sta valutando la possibilità di tornare alla cintura di Kuiper dopo il successo della passeggiata della sonda verso Plutone. «Abbiamo visto quanto è stato interessante, e volevano sapere che ci sono ancora», dice Tiffany Finley, l'ingegnere capo southwest research institute (SWRI) e co-autore di un articolo pubblicato nel Journal of Spacecraft and Rockets.

Cintura di Kuiper contiene ghiaccio i residui lasciati dalla formazione del sistema Solare, e gli oggetti in esso includono enorme varietà di materiali diversi. Plutone, per esempio, poco più di Eris. Ma Plutone è di ghiaccio, quindi ha una massa inferiore. Eris è costituito da rocce per la maggior parte, quindi è più denso. Alcuni mondi, a quanto pare, è composto da metano, mentre altri contengono un sacco di ammoniaca. In fondo il nostro sistema Solare ci sono molti pianeti nani e piccoli mondi, che memorizzano i punti chiave per la nostra comprensione di come appaiono del pianeta — e se altri sistemi planetari essere simili al nostro.

Gli Scienziati hanno usato stretti limiti: hanno limitato la missione di 25 anni e hanno esaminato 45 grandi oggetti della cintura di Kuiper, confrontando la loro relativamente diversi scenari planetari flyby. Giove, come non è sorprendente, ha aperto la maggior parte degli obiettivi in lista. Ma la finestra di Giove si apre volta in 12 anni, il che rende la missione con la sua partecipazione dipendenti dal tempo. Semplici sorvoli di Saturno forniscono abbastanza buona lista di obiettivi di cintura di Kuiper.

Ma quando si mettono questi mondi in coppia con Urano o Nettuno, si ottiene la possibilità di scoprire nuovi fatti sui nostri misteriosi, più lontani pianeti e anche alcuni pianeti nani in un colpo solo.

Arrivare a questi mondi aiuterà l'effetto fionda, in primo luogo da Giove, e poi da un altro pianeta. Ognuno di questi pianeti allineati in linea con Giove in stretto dialogo nel 2030 anni, e ben si adatta a diverse parti di questo decennio. Ad esempio, per passare alla lista dei mondi in cammino con Nettuno, è necessario raggiungere Giove all'inizio degli anni 2030, e raggiungere la fascia di Kuiper attraverso l'Uranio richiede l'avvio a metà degli anni 2030. Giove e Saturno in linea come una volta per la «fionda» in cintura di Kuiper alla fine del 2030.

La Lista degli obiettivi promette un sacco di interessanti opportunità. Varuna, oblungo mondo, che ha una forma a causa di una rapida velocità di rotazione, si adatta perfettamente per il flyby di Giove-Urano. Nettuno, come già accennato, dà la possibilità di dare un'occhiata a Эриду. Missione attraverso Giove-Saturno permetterà di osservare Седну, la maggior nano pianeta con l'orbita, che può indicare la strada verso il non ancora aperto il decimo pianeta. Giove-Saturno permetteranno di fare una fermata di una delle più interessanti pianeti nani: Haumea.

Come Варуне, Haumea si forma ovoidale, mentre la maggior parte dei grandi pianeti nani della cintura di Kuiper solitamente rotondi. Ma Haumea ha ricevuto una forma a causa di un'antica collisione, che ha portato le due lune, sistema di anelli e di coda dei rifiuti. Quando gli asteroidi hanno una simile composizione, la loro chiamano «la famiglia di collisione». Haumea ha solo conosciuto la famiglia di scontri nella fascia di Kuiper.

«Haumea, naturalmente, il più cool oggetto. Tutti vogliono Haumea», dicono i ricercatori.

Qualunque sia la nostra scelta, il tempo che ci sarà non così tanto. Quindi, se vogliamo vedere gli anelli di Haumea o anche rosso, alieno luce Седны, il lavoro deve iniziare già nel prossimo futuro. Questi mondi sono così piccole, che c'è un solo modo per scoprire i loro segreti: arrivare a loro.

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