Voyager 2 fluturoi nga të dy Uranus (R) dhe Neptun (L) dhe zbuloi vetitë, ngjyrat, atmosferën dhe sistemet e unazave të të dy botëve. Ata të dy kanë unaza, shumë hënë interesante, dhe fenomene atmosferike dhe sipërfaqësore ne jemi thjesht në pritje të hetimit. (NASA / VOYAGER 2)

Pyetni Ethan: A mund të dërgojmë një mision të ngjashëm me kasini tek Urani ose Neptuni?

Hapësira kozmike e NASA-s Cassini na mësoi më shumë nga sa kemi imagjinuar ndonjëherë për Saturnin. A mund të bëjmë diçka të ngjashme për Uranin dhe Neptunin?

Nga ku jemi në Sistemin Diellor, duke parë në Universin e largët me vëzhgimet tona të fuqishme në tokë dhe me bazë hapësinën, na kanë dhënë pikëpamje dhe njohuri shumë prej nesh kurrë nuk menduan se do të arrinim. Por ende nuk ka ndonjë zëvendësim për të udhëtuar në të vërtetë në një vend të largët, pasi na kanë mësuar misione të dedikuara për shumë nga planetët. Përkundër të gjitha burimeve që i kemi kushtuar shkencës planetare, ne kemi dërguar vetëm një mision në Uranus dhe Neptun: Voyager 2, i cili fluturoi vetëm prej tyre. Cilat janë perspektivat tona për një mision orbiter në ato botë të jashtme? Kjo është ajo që mbështetësi ynë i Patreonit, Erik Jensen dëshiron ta dijë, pasi ai pyet:

Comingshtë një dritare që vjen kur hapësira mund të dërgohet në Uranus ose Neptun duke përdorur Jupiterin për një shtytje gravitacionale. Cilat janë kufizimet në përdorimin e kësaj, por të qenit në gjendje të ngadalësoni sa duhet për të hyrë në orbitë rreth "gjigandëve të akullit"?

Le të hedhim një vështrim.

Ndërsa një inspektim vizual tregon një hendek të madh midis botëve me madhësi të Tokës dhe Neptunit, realiteti është që ju mund të jeni vetëm rreth 25% më i madh se Toka dhe akoma të jeni shkëmbor. Do gjë më e madhe, dhe ju jeni më shumë një gjigant gazi. Ndërsa Jupiteri dhe Saturni kanë zarfe të mëdha gazi, që përbëjnë afërsisht 85% të atyre planeteve, Neptuni dhe Urani janë shumë të ndryshëm dhe duhet të kenë oqeane të mëdha të lëngshme nën atmosferën e tyre. (INSTITUTI LUNAR DHE PLANETAR)

Sistemi Diellor është një vend i komplikuar - por fatmirësisht, i rregullt. Mënyra më e mirë për të arritur tek Sistemi Diellor i jashtëm, që do të thotë, çdo planet përtej Jupiterit, është të përdorni vetë Jupiterin për t'ju ndihmuar të arrini atje. Në fizikë, sa herë që ju keni një objekt të vogël (si një anije kozmike) fluturoni nga një masiv, i palëvizshëm (si një yll ose planet), forca gravitacionale mund të ndryshojë shpejtësinë e saj në mënyrë të jashtëzakonshme, por shpejtësia e saj duhet të mbetet e njëjtë.

Por nëse ekziston një objekt i tretë që është me rëndësi gravitacionale, ajo histori ndryshon paksa, dhe në një mënyrë që është veçanërisht e rëndësishme për arritjen e sistemit të jashtëm Diellor. Një anije kozmike që fluturon nga, të themi, një planet i lidhur me Diellin, mund të fitojë-ose-të humbasë shpejtësinë duke vjedhur-ose-duke dhënë momentin në sistemin e planetit / Diellit. Planeti masiv nuk i intereson, por anijen mund të marrë një nxitje (ose një ngadalësim) në varësi të trajektores së saj.

Një llastiqe gravitacionale, siç tregohet këtu, është se si një anije hapësinore mund të rrisë shpejtësinë e tij përmes një asistence graviteti. (WIKIMEDIA KOMUNA USER ZEIMUSU)

Ky lloj manovre njihet si një ndihmë për gravitetin, dhe ishte thelbësore në marrjen e të dy Voyager 1 dhe Voyager 2 në rrugën e tyre nga Sistemi Diellor, dhe së fundmi, në marrjen e Horizons të Re për të fluturuar nga Plutoni. Edhe pse Uranus dhe Neptun kanë periudha orbitale spektakolare të gjata 84 dhe 165 vjet, përkatësisht, dritaret e misionit për t'i arritur tek ata përsëriten çdo 12 vjet ose më shumë: çdo herë që Jupiter përfundon një orbitë.

Një anije kozmike e lëshuar nga Toka zakonisht fluturon nga disa nga planetët e brendshëm disa herë në përgatitje për një ndihmë graviteti nga Jupiteri. Një anije kozmike që fluturon nga një planet mund të marrë pamje proverbiale - llastiqe gravitacionale është një fjalë për një ndihmë graviteti që e rrit atë - në shpejtësi dhe energji më të mëdha. Nëse do të donim të bënim, shtrirjet kanë të drejtë që mund të fillonim një mision sot te Neptuni. Urani, duke qenë më afër, është edhe më i lehtë për tu arritur.

Rruga e fluturimit e NASA-s për sondën e Messenger-it, e cila u rrëzua në një orbitë të suksesshme, të qëndrueshme rreth Mërkurit, pas një numri ndihmash graviteti. Historia është e ngjashme nëse doni të shkoni në Sistemin Diellor të jashtëm, përveçse përdorni gravitetin për të shtuar shpejtësinë tuaj heliocentrike, në vend se të zbrisni prej tij. (NASA / JHUAPL)

Një dekadë më parë, misioni Argo u propozua: do të fluturonte nga objektet e rripit Jupiter, Saturn, Neptun dhe Kuiper, me një dritare lëshimi që zgjat nga 2015 deri në 2019. Por misionet e fluturimit janë të lehta, sepse nuk keni për të ngadalësuar anijen hapësinore poshtë. Futja e saj në orbitë rreth një bote është më e vështirë, por është gjithashtu shumë më e dobishme.

Në vend të një kalimi të vetëm, një orbitër mund t’ju ​​sigurojë mbulim në të gjithë botën, shumë herë, për periudha të gjata kohore. Ju mund të shihni ndryshime në atmosferën e një bote dhe t'i ekzaminoni vazhdimisht në një larmi gjatesish vale të padukshme për syrin e njeriut. Ju mund të gjeni hëna të reja, unaza të reja dhe fenomene të reja që nuk i prisnit kurrë. Ju madje mund të dërgoni një tokësor ose sondë në planet ose në një nga hënat e tij. E gjithë kjo dhe më shumë tashmë kanë ndodhur rreth Saturnit me misionin e përfunduar së fundmi në Cassini.

Një imazh i vitit 2012 (L) dhe një imazh i vitit 2016 (R) i polit verior të Saturnit, të dy të marra me kamerën me kënd të gjerë Cassini. Dallimi në ngjyra është për shkak të ndryshimeve në përbërjen kimike të atmosferës së Saturnit, siç është shkaktuar nga ndryshimet direkte fotokimike. (NASA / JPL-CALTECH / INSTITUTI SHKENC SPACE Hapësire)

Cassini nuk mësoi vetëm për vetitë fizike dhe atmosferike të Saturnit, megjithëse e bëri atë spektakolare. Ai jo vetëm që imazhi dhe mësoi për unazat, edhe pse e bëri atë gjithashtu. Ajo që është më e pabesueshmja është se kemi vërejtur ndryshime dhe ngjarje kalimtare që kurrë nuk do t’i kishim parashikuar. Saturni shfaqi ndryshime sezonale, të cilat korrespondonin me ndryshimet kimike dhe të ngjyrave rreth poleve të tij. Një stuhi kolosale u zhvillua në Saturn, duke rrethuar planetin dhe zgjati për shumë muaj. Unazat e Saturnit u zbuluan se kishin struktura intensive vertikale dhe ndryshonin me kalimin e kohës; ato janë dinamike dhe jo statike dhe ofrojnë një laborator për të na mësuar rreth formimit të planetit dhe hënës. Dhe, me të dhënat e saj, ne zgjidhëm problemet e vjetra dhe zbuluam mistere të reja për hënat e saj Iapetus, Titan dhe Enceladus, ndër të tjera.

Gjatë një periudhe prej 8 muajsh, stuhia më e madhe në Sistemin Diellor u tërbua, duke rrethuar të gjithë botën gjigande të gazit dhe të aftë të vendosë sa më shumë 10 deri në 12 Tokë brenda. (NASA / JPL-CALTECH / INSTITUTI SHKENC SPACE Hapësire)

Ka pak dyshime që ne do të donim të bënim të njëjtën gjë për Uranus dhe Neptun. Shumë misione rrethi për Uranin dhe Neptunin janë propozuar dhe e kanë bërë atë mjaft larg në procesin e paraqitjes së misionit, por asnjëra nuk është planifikuar të ndërtohet ose të fluturojë. NASA, ESA, JPL, dhe Mbretëria e Bashkuar kanë propozuar të gjithë orbitat e Uranusit që janë akoma në punë, por askush nuk e di se çfarë mban e ardhmja.

Deri më tani, ne kemi studiuar këto botë vetëm nga larg. Por ekziston një shpresë e jashtëzakonshme për një mision të ardhshëm shumë vite nga tani, kur dritaret e nisjes për të arritur të dy botët do të rreshtohen menjëherë. Në vitin 2034, misioni konceptual ODINUS do të dërgonte orbitër binjakë në të dy Uranus dhe Neptun njëkohësisht. Vetë misioni do të ishte një ndërmarrje e përbashkët spektakolare midis NASA-s dhe ESA.

Dy unazat e fundit (më të jashtme) të Uranit, siç u zbuluan Hubble. Ne zbuluam aq shumë strukturë në unazat e brendshme të Uranit nga fluturimi nga Voyager 2, por një orbitër mund të na tregojë edhe më shumë. (NASA, ESA, dhe M. SHOWALTER (INSTITUTI SETI))

Një nga misionet më të mëdha, të klasit të flamurit, të propozuar në anketën dhjetëvjeçare të shkencës planetare të NASA-s në 2011 ishte një sondë dhe orbita e Uranit. Ky mision u rendit me përparësinë e tretë, pas rover Mars Mars dhe orbiter Europa Clipper. Një sondë dhe orbitë Urani mund të nisë gjatë viteve 2020 me një dritare prej 21 ditësh çdo vit: kur Toka, Jupiteri dhe Urani arritën pozicionet optimale. Orbiteri do të kishte tre instrumente të veçantë mbi të, të dizajnuar për të imazhuar dhe matur vetitë e ndryshme të Uranit, unazat dhe hënat e tij. Urani dhe Neptuni duhet të kenë oqeane të lëngshme të mëdha nën atmosferat e tyre, dhe një orbitër duhet të jetë në gjendje ta zbulojë atë me siguri. Sonda atmosferike do të matë molekulat që formojnë re, shpërndarjen e nxehtësisë dhe mënyrën sesi shpejtësia e erës ndryshoi me thellësi.

Misioni ODINUS, i propozuar nga ESA si një ndërmarrje e përbashkët me NASA, do të eksplorojë të dy Neptun dhe Uranus me një grup të dyfishtë orbiterësh. (EKIPI ODINUS - MART / ODINUS.IAPS.INAF.IT)

Propozuar nga programi ESA's Cosmic Vision, Origjina, Dynamics dhe Brendshme e Misionit Neptun dhe Uranian Systems (ODINUS) shkon edhe më larg: zgjerimi i këtij koncepti në dy orbitër binjakë, të cilët do të dërgonin një në Neptun dhe një në Uranus. Një dritare e lëshimit në vitin 2034, ku Toka, Jupiteri, Urani dhe Neptuni të gjithë rreshtohen si duhet, mund t'i dërgonin të dy njëkohësisht.

Misionet Flyby janë të shkëlqyera për takimet e para, pasi që ju mund të mësoni aq shumë për një botë duke e parë atë nga afër. Ata janë gjithashtu të shkëlqyeshëm sepse mund të arrijnë caqe të shumta, ndërsa orbiterët janë të mbërthyer në çfarëdo bote që ata zgjedhin të orbitojnë. Më në fund, orbiterët duhet të sjellin lëndë djegëse në bord për të kryer djegie, ngadalësuar dhe për të hyrë në një orbitë të qëndrueshme, duke e bërë një mision shumë më të shtrenjtë. Por shkenca që ju merrni nga mbetja afatgjatë rreth një planeti, do të argumentoja, më shumë sesa të bëjë për të.

Kur orbitoni një botë, ju mund ta shihni atë nga të gjitha anët, si dhe unazat e saj, hënat e saj dhe se si ata sillen me kalimin e kohës. Falë Cassini, për shembull, zbuluam ekzistencën e një unaze të re me origjinë nga asteroidi Foebe i kapur, dhe roli i saj në errësimin e vetëm gjysmës së hënës misterioze Iapetus. (AIR & HAP SPACESIS SM SMITHSONIAN, NDERUAR NGA NASA / Imazhet CASSINI)

Kufizimet aktuale për një mision si ky nuk vijnë nga arritjet teknike; teknologjia ekziston për ta bërë atë sot. Vështirësitë janë:

  • Politik: sepse buxheti i NASA-s është i kufizuar dhe i kufizuar, dhe burimet e tij duhet t'i shërbejnë tërë komunitetit,
  • Fizike: sepse edhe me automjetin e ri të ngritjes së rëndë të NASA-s, versionin e pambaruar të SLS, ne mund të dërgojmë vetëm një sasi të kufizuar të masës në sistemin e jashtëm diellor, dhe
  • Praktike: sepse në këto distanca të jashtëzakonshme nga Dielli, panelet diellore nuk do të bëjnë. Ne kemi nevojë për burime radioaktive për të fuqizuar një anije kozmike këtë distancë, dhe mund të mos kemi mjaftueshëm për të bërë punën.

Kjo e fundit, edhe nëse gjithçka tjetër përafrohet, mund të jetë tregtari i tregtisë.

Një pelet oksid Plutonium-238 që shkëlqen nga nxehtësia e vet. I prodhuar gjithashtu si një nënprodukt i reaksioneve bërthamore, Pu-238 është radionuklidi i përdorur për të fuqizuar automjete në hapësirë ​​të thellë, nga Mars Curiosity Rover e deri te anijen ultra të largët Voyager. (Departamenti i Energjisë në SH.B.A.)

Plutonium-238 është një izotop i krijuar në përpunimin e materialit bërthamor, dhe shumica e dyqaneve tona të tij vijnë nga një kohë kur ne në mënyrë aktive po krijonim dhe grumbullonim armë bërthamore. Përdorimi i tij si një gjenerator termoelektrik radioizotopi (RTG) ka qenë spektakolar për misionet në Hënë, Mars, Jupiter, Saturn, Pluton dhe një sërë sondash të thella hapësinore, përfshirë hapësirat e hapësirës Pioneer dhe Voyager.

Por ne ndaluam prodhimin e tij në 1988, dhe opsionet tona për ta blerë atë nga Rusia janë zvogëluar, pasi ata gjithashtu kanë ndaluar prodhimin e saj. Një përpjekje e fundit për të bërë Pu-238 të ri në Laboratorin Kombëtar Oak Ridge ka filluar, duke prodhuar rreth 2 ons deri në fund të vitit 2015. Zhvillimi i vazhdueshëm atje, si dhe nga Prodhimi i Energjisë Ontario, mund të krijonin mjaftueshëm për të fuqizuar një mision deri në vitet 2030 .

Një shtrëngim së bashku i dy ekspozimeve 591-s të marra përmes filtrit të qartë të kamerës me kënd të gjerë nga Voyager 2, që tregon sistemin e plotë të unazave të Neptunit me ndjeshmërinë më të lartë. Urani dhe Neptuni kanë shumë ngjashmëri, por një mision i përkushtuar mund të zbulojë edhe dallime të pashembullta. (NASA / JPL)

Sa më shpejtë që lëvizni kur takoni një planet, aq më shumë karburant duhet të shtoni në anijen tuaj për të ngadalësuar dhe futur veten tuaj në orbitë. Për një mision në Pluton, nuk kishte asnjë shans; New Horizons ishte shumë i vogël dhe shpejtësia e tij ishte shumë e madhe, plus masa e Plutonit është mjaft e ulët për të provuar dhe bërë një futje orbitale. Por, për Neptunin dhe Uranin, veçanërisht nëse zgjedhim ndihmat e gravitetit të duhur nga Jupiteri dhe ndoshta Saturni, kjo mund të jetë e realizueshme. Nëse duam të shkojmë vetëm për Uranin, do të mund të fillonim çdo vit gjatë viteve 2020. Por nëse duam të shkojmë për të dy, gjë që bëjmë, 2034 është viti që do të shkojë! Neptuni dhe Urani mund të duken të ngjashëm me ne për sa i përket masës, temperaturës dhe distancës, por ato me të vërtetë mund të jenë aq të ndryshme sa Toka është nga Venera. Ka vetëm një mënyrë për ta zbuluar. Me pak fat dhe shumë investime dhe punë të palodhshme, mund të zbulojmë brenda kohërave tona.

Dërgoni në Bëni pyetjet tuaja në Etan për t'u nisur në adresën gmail dot com!

(Shënim: Faleminderit mbështetësit të Patreon, Erik Jensen për të kërkuar!)

Fillon me një zhurmë tani është në Forbes, dhe ribotuar në Medium falë mbështetësve tanë të Patreon. Ethan është autor i dy librave, Përtej Galaxy, dhe Treknology: The Science of Star Trek nga Tricorder to Warp Drive.