Czy możemy wysłać coś w stylu "Cassini" na Uran czy Neptun?

W tym miejscu układu Słonecznego, gdzie jesteśmy my, nauka odległym Wszechświecie za pomocą potężnych naziemnych i kosmicznych obserwatoriów zapewniał nas danych i wiedzy, o których nie śniło. Ale u nas nadal nie ma możliwości, aby samodzielnie wybrać się gdzieś dalej Marsa, o tym powiedziano nam misji na inne planety. Pomimo wszystkie zasoby, które oddaliśmy planetarnej nauce, wysłaliśmy tylko jedną misję na Uran i Neptun: Voyager-2", który po prostu przeleciała obok planet. Jakie są nasze perspektywy na orbicie misji w te zewnętrzne światy?

Istnieje okno, w którym na Uran czy Neptun można wysłać statek kosmiczny, za pomocą Jowisz w celu przyspieszenia grawitacyjnego. Co trzeba zrobić, aby urządzenie wystarczy spadło po takiego manewru i wyszedł na orbitę "lodowych gigantów"?

Uran i Neptun: jak je badać?

System Słoneczny — trudne, ale, na szczęście, zwykle dla nas miejsce. Najlepszym sposobem, aby dostać się do zewnętrznego układu Słonecznego — czyli do każdej planety Jowisz — to użyć Jowisz pomoże. W fizyce, jeśli wziąć mały obiekt (np. statek kosmiczny), który przelatuje obok masywnej i nieruchomego obiektu (jak gwiazdy lub planety), siła grawitacyjna może znacząco zmienić jego prędkość.

Ale jeśli jest trzeci obiekt z grawitacyjnym znaczenie w tym równaniu, to trochę się zmienia, a jest to szczególnie ważne dla osiągnięcia zewnętrznych granic układu Słonecznego. Statek kosmiczny, przelatujący w pobliżu planety, przywiązanego do Słońca, może zdobyć lub stracić szybkość kosztem odstawieniu impulsu systemu planeta-Słońce. Ogromnej planecie tak, ale statek kosmiczny może uzyskać przyspieszenie lub spowolnienie w zależności od jego trajektorii.

Tego rodzaju manewr z grawitacyjnym obsługą był niezbędny do uruchomienia "Вояджеров" poza granice układu Słonecznego, a całkiem niedawno — w celu uruchomienia "Nowych horyzontów" w kierunku Plutona. Mimo, że Uran i Neptun mają szokująco długie okresy orbitalne w 84 i 165 lat, odpowiednio, okna misji, aby powrócić do nich powtarza się co 12 lat: za każdym razem, gdy Jowisz kończy orbitę.

Statek Kosmiczny, uruchomiony z Ziemi, jak zwykle, okrąża kilka wewnętrznych planet kilka razy w ramach przygotowań do grawitacyjnemu manewr z Jowiszem. Statek kosmiczny, облетающий planetę, może użyć "grawitacyjny procy" — aby planeta rozproszone. Gdybyśmy chcieli uruchomić misję na Neptun dziś, wyrównanie planet pozwoli nam to zrobić. Z Uranu, który jest bliżej, to byłoby jeszcze łatwiej zrobić.

Dziesięć lat temu zaproponowano misja "Argo": polatać Jowisz, Saturn, Neptun i obiekty pasa Kuipera z oknem rozpocząć od 2015 do 2019. Ale misji fly — to po prostu dlatego, że nie trzeba zwalniać urządzenie. Wrzucić go na orbitę innego świata, gdzie trudniej, ale i ciekawiej.

Zamiast jednego przejścia, orbitalny urządzenie pozwoli ci wielokrotnie odkrywać świat w ciągu długich okresów czasu. Można obserwować zmiany w atmosferze świata swoimi oczami i stale odkrywać go w szerokim zakresie długości fal niewidocznych dla ludzkiego oka. Możesz znaleźć nowe księżyca, nowe pierścienie i nowe zjawiska, których nie spodziewali się znaleźć. Możesz nawet wysłać lądownik lub sonda na planetę lub jedną z jej księżyców. Wszystko to i wiele więcej już się działo wokół Saturna z niedawno zakończonej misji "Cassini".

"Cassini" nie tylko studiował fizyczne i atmosferyczne właściwości Saturna, choć ta część pracy została wykonana z połyskiem. Ona nie tylko do sfilmowania i studiował pierścienie, choć i z tym sobie poradziła. Co bardziej ciekawe, to to, co obserwowaliśmy zmiany przejściowe i zdarzenia, których nigdy bym nie zobaczył. Saturn pokazał zmiany pór roku, które odpowiadały chemiczne i kolorystyczne zmiany jego biegunów. Ogromny sztorm, objawia się na Saturnie, otoczenie planetę i продержавшись wiele miesięcy. Okazało się, że pierścienie Saturna są wyraźne pionowe struktury i zmieniają się z biegiem czasu; są dynamiczne, a nie statyczne — świetna laboratorium do badań kształtowania się planet i księżyców. Mając te dane, zdecydowaliśmy się stare problemy i odkrywali nowe zagadki o satelitach planet Japetusa, Tytan, Enceladus i innych.

Nie ma żadnych wątpliwości, że chcemy zrobić to samo z Urana i Neptuna. W Урану i Нептуну proponowano wiele misji, z których wiele przeszły proces wniosku, ale ani jeden z nich nie zaczęli planować. NASA, ESA, JPL i wielka Brytania sugerowali orbitalne urządzenia w Урану, z których wszystkie w rozwoju, ale nikt nie wie, co się z nimi stanie w przyszłości.

Do tej pory badaliśmy te światy z daleka. Ale jest wielka nadzieja na to, że przyszła misja wiele lat później nadal ma miejsce, gdy okno startowe dla osiągnięcia obu światów będzie otwarcie. W 2034 roku koncepcyjne zadaniem ODINUS będzie musiała wysłać słuchowe-bliźniaki na Uran, Neptun i jednocześnie. Sama misja stanie się ciekawym przedsięwzięciem NASA i ESA.

Jednym z głównych flagowych misji, proponowanych планетологам NASA w 2011 roku, były sonda i orbitalny urządzenie na Uran. Ta misja otrzymała trzeci priorytet po misji Mars 2020 i Europa Clipper. Te dwa aparaty muszą być wysyłane w latach 2020-tych w okno w 21 dniu, który jest co roku: gdy Ziemia, Jowisz i Uran zajmują najlepsze pozycje. Orbitalny urządzenie wziął trzy oddzielne narzędzia, przeznaczonych do wizualizacji i pomiaru różnych właściwościUranu, jego pierścieni i księżyców. Uran, Neptun i muszą posiadać ogromne ciekłymi oceanami pod atmosferze, i orbitalny upewnij się, że urządzenie na pewno by to odkryć. Wolnossący sonda będzie mierzyć w chmurze cząsteczki, rozprowadzanie ciepła i prędkość wiatru zmienia się z głębokością.

Zaproponowana przez Europejską agencją kosmiczną program ODINUS idzie jeszcze dalej: rozszerza tę koncepcję na dwóch podwójnych orbitalnych urządzenia, które udadzą się na Neptun i Uran. Okno startowe w 2034 roku, kiedy Ziemia, Jowisz, Uran, Neptun i linie w związku z tym, pozwoli uruchomić je w tym samym czasie.

Misji fly-doskonale nadają się do pierwszych spotkań, ponieważ można dowiedzieć się wiele o świecie, po zapoznaniu go z bliska. Są one również doskonale osiągnąć kilka celów, podczas gdy orbicie aparaty utknąć w każdym świecie, w orbitę którego wybierają. Wreszcie, orbitalne aparaty powinny mieć na pokładzie paliwo do wykonywania manewrów hamowania i wyjścia na stabilną orbitę, co sprawia, że misję o wiele droższe. Ale nauka, którą otrzymasz od długotrwałego pobytu na planecie, bardziej niż rekompensuje to.

Istniejące ograniczenia tej misji nie są związane z osiągnięciami technicznymi; technologii, aby zrealizować ją dzisiaj, już istnieją. Trudności to:

• Zasady. Ponieważ budżet NASA jest ograniczony, zasobów bardzo brakuje.
• Fizyka. Nawet jeśli wziąć największy statek NASA, беспилотную wersję SLS, możemy wysłać limitowaną masę zewnętrznego układu Słonecznego.
• Praktyka. Biorąc pod uwagę ogromną odległość od Słońca, panele słoneczne nie będą działać. Potrzebne są radioaktywne źródła, aby zasilane urządzenie jest tak daleko, a to jest największy problem.

Rzecz w tym, że radioaktywne źródła dla sond dalekobieżnych (w stylu "Voyagera") żywią się plutonem-238 — izotopów, który jest tworzony podczas przetwarzania materiałów jądrowych. Duża część plutonu-238 powstała w czasach aktywnej nuklearnego wyścigu. Jest on potrzebny dla radioizotopowe generatory termoelektryczne (РИТЭГ), które są stosowane w sondach kosmicznych.

Jednak z 1988 roku produkcja plutonu-238 ustało, a zapasy są zużyte.

Im szybciej się poruszasz po spotkaniu z planetą, tym więcej paliwa trzeba spalić urządzenia, aby zwolnić i zatrzymać się na orbicie ciała. W przypadku Pluton, szans nie było: "Nowe horyzonty" był zbyt mały urządzenia i posiadał zbyt dużą prędkością, plus masa Plutona była zbyt niska, aby można było za nią złapać. Ale w przypadku Neptun i Uran, jeśli wybierzemy dobry sposób przyspieszania od Jowisza i, być może, Saturna, to może być możliwe. Jeśli chcemy udać się tylko na Uran, można latać w każdym roku, w 2020-tych. Jeśli chcemy odwiedzić o planety, nasz rok — 2034. Uran, Neptun i mogą być podobne z daleka, ale w pobliżu są one mogą być tak samo różne, jak Ziemia i Wenus. Jest tylko jeden sposób, aby dowiedzieć się.