Nedaudz vairāk kā gada laikā sāksies jauna desmitgade, un līdz ar to atvērsies pilnīgi jauna ideju plūsma NASA misijām, dažas tuvāk - piemēram, Marss, citas - tālāk. Daži ļoti tāli. Daži cilvēki sagaida, ka robotizēto ceļojumu laikmets uz pasaulēm, kas nav tikai miljoni, mums atvērsies miljardiem kilometru no mums. To skaitā ir Urāns un Neptūns (planētas, kuras mēs apmeklējām attiecīgi 1986. un 1989. gadā), kā arī simtiem ledus ķermeņu ārpus reģiona, kas pazīstams kā Kuipera josta.
Kuipera josta ir mājvieta Plutonam un tūkstošiem citu dažādu izmēru pasauļu. Lielāko daļu tur esošo ķermeņu veido mūsu Saules sistēmas celtniecības bloki, kas jau sen ir pavadīti uz tālajiem ledainajiem reģioniem. Kuipera jostas apmeklējums var sniegt norādes uz jautājumiem par to, kā veidojās mūsu planēta un tās kaimiņi, kāpēc ir tik daudz ūdens un citi noslēpumi.
Uz Saules sistēmas robežām
Urāns un Neptūns arī daudzus noslēpumus tur paši. Jo vairāk mēs uzzinām par planētu sistēmām, jo biežāk mēs redzam, ka lielākā daļa pasaules nav tik lielas kā Jupiters un nav tik mazas kā Zeme. Daudzi no tiem lielumā mēdz būt līdzīgi Urānam un Neptūnam - "ledus milžiem", kas nosaukti par ūdens ledus eksotisko stāvokli, kas atrodas dziļi zem mākoņainiem slāņiem. Urāna un Neptūna studijas mums palīdzēs ne tikai izprast planētas mūsu Saules sistēmā - tas palīdzēs mums saprast planētas, kas griežas ap citām zvaigznēm.
Daudzas no šīm misijām ir atkarīgas no laika. Gaidāmā desmitgades aptauja - NASA "desmit gadu apsekojums" par to, kad aģentūra sūta kosmosa kuģus 2020. un 2030. gados - varētu radīt vai izjaukt šos tālejošos plānus izpētīt ārējo Saules sistēmu.
Dekadaļu aptauja: kā notiks desmitgades apsekojums
Reklāmas video:
Sākot no 2020. gada, grupa no Nacionālās zinātņu akadēmijas (kurā piedalīsies vairākas ieinteresētās personas no kosmosa sabiedrības) pulcēsies un sastādīs prioritāro pētniecības mērķu sarakstu. Zinātnieki piedāvās savas iespējas rakstisku ieteikumu veidā, kas pazīstami kā "baltās grāmatas" (lasīt: baltā grāmata).
No šiem ieteikumiem radīsies vispārēja vienprātība par prioritātēm. Šie mērķi kalpo par etalonu vidēja līmeņa misiju piedāvājumam kategorijā Jaunās robežas (šajā kategorijā bija New Horizons un Juno). NASA vispirms sastāda ierosināto misiju sarakstu un pēc tam tos pakāpeniski sašaurina līdz vienam vai diviem finālistiem. Tiklīdz finālists iegūst zaļo gaismu, aiz viņu esošā komanda var sākt plānot un projektēt - un tas prasa gadus.
Tas viss var apgrūtināt nokļūšanu noteiktā logā, caur kuru būs iespējams izpētīt Urānu vai Neptūnu, kā arī aplūkot objektu no Kuipera jostas. Tāpēc precīzas diagrammas ir riskantas.
Apmeklējot ledus gigantu
Īpaši viena no grupām apsvēra misijas iespēju vienlaikus apmeklēt Urānu un Neptūnu. Pēdējā atkārtojumā ietilpst Urāna lidojums un Neptūna orbīta. Marka Hofstadtera un Eimija Simona vadībā zinātnieki plāno redzēt citu Urāna pusi nekā Voyager 2, kas novērots 1986. gadā, un izpētīt Neptūnu un tā lielāko Mēnesi Tritonu. Tritons griežas atpakaļ, kas var būt saistīts ar faktu, ka tas kādreiz bija lielākais objekts Kuipera jostā - pirms Neptūns vilka Tritonu pret sevi, izstumjot daudzus tā sākotnējos satelītus.
Saimons saka, ka šīs misijas būtu jāizvieto 15 gadu laikā, ieskaitot ceļa un pētniecības laiku. Tas ir saistīts ar to, cik ilgi atsevišķas transportlīdzekļa daļas ar relatīvu noteiktību var izdzīvot telpā. Lai gan kosmosa kuģis var nodzīvot ilgāk, 15 gadi ir minimums, kura laikā var būt pārliecināts, ka misija pilnībā izpildīs savus zinātniskos uzdevumus, bet kā pārliecināties, ka pašreizējā pētniecības posmā ceļojums netērē pārāk daudz resursu? Viens no veidiem, kā paātrināt kosmosa kuģi, ir planētas gravitācijas spēka izmantošana paātrināšanai.
"Parasti, lai tur nokļūtu mazāk nekā 12 gadu laikā, viņi lido apkārt planētām, parasti ieskaitot Zemi un Venēru," saka Simons. Šādos scenārijos jūs labi iedziļināties planētas gravitācijas spēkos, cerot uz pavērsiena efektu, kas paātrinās jūsu kuģi un ietaupīs pēc iespējas vairāk degvielas. Jupiteru izmanto arī labākās no iespējām, jo tas ir vismasīvākais un var ievērojami paātrināt kosmosa kuģa darbību.
New Horizons, piemēram, izmantoja Jupitera palīdzību, lai sasniegtu Plutonu. Cassini izmantoja četrus atsevišķus pārlidojumus, lai paātrinātu ar Saturnu pēc palaišanas no Zemes, divreiz saņemtu paātrinājumu no Venēras, atgrieztos uz Zemes un, visbeidzot, pēdējo lēcienu no Jupitera.
Saimons saka, ka, lai nokļūtu Urānā pēc saspringta grafika, varētu izmantot Saturna lidojumu - piemēram, logā starp 2024. un 2028. gadu, lai noķertu gāzes gigantu pareizajā vietā tā 29 gadu orbītā. Šādai misijai būs nepieciešama ātra NASA standartu pārdomāšana - parasti misijas tiek plānotas desmit gadus pirms palaišanas, pēc tam tiek plānotas, izstrādātas un uzsāktas piecu gadu laikā - tāpēc jums būs jāpaļaujas uz nākamo logu - Jupitera lidojumu laikā no 2029. līdz 2032. gadam, kam seko izeja. uz Neptūnu. Nākamā iespēja parādīsies ne agrāk kā pēc desmit gadiem.
Misija uz Urānu var izmantot tradicionālos propelentus un dzinējus, lai ātrāk nokļūtu paātrinājuma punktos - vai tā būtu Atlas V raķete vai Delta IV Heavy raķete. Bet, tā kā Neptūns ir tik tālu un precīza trajektorija neatbilst tik perfekti, kā mēs vēlētos, misija uz šo planētu balstīsies uz Kosmosa palaišanas sistēmu, NASA nākamās paaudzes raķetēm ar palielinātu lietderīgo slodzi (un tā vēl nav pat lidojusi). Ja tas nav savlaicīgi gatavs, mums būs jāpaļaujas uz citu nākamās paaudzes tehnoloģiju: saules elektrisko piedziņu, kas izmanto saules enerģiju, lai aizdedzinātu jonizētu gāzi, lai paātrinātu transportlīdzekli. Līdz šim tas tika izmantots tikai Dawn kosmosa kuģī misijās uz Rietumiem un Ceres un divās misijās ar maziem asteroīdiem.
“Pat saules enerģijas gadījumā ķīmiskie motori joprojām ir nepieciešami, ja saules enerģija kļūst neefektīva un bremzējas orbītā,” saka Simons.
Tādējādi grafiks ir diezgan ierobežots. Bet, ja mēs pārvietojamies aktīvāk, abas šīs misijas var kalpot atšķirīgam mērķim: sasniegt neizpētītās Kuipera jostas pasaules.
Liels nezināms
Citā rakstā, ko rakstījuši trīs New Horizons komandas locekļi, tiek izskatīta iespēja atgriezties Kuipera joslā pēc veiksmīgas zondes pastaigas uz Plutonu. “Mēs redzējām, cik tas bija interesanti, un gribējām uzzināt, kas vēl tur atrodas,” saka Tiffany Finley, Dienvidrietumu pētniecības institūta (SWRI) galvenais inženieris un žurnāla Spacecraft and Rockets publicētā raksta līdzautors.
Kuipera josta satur ledus paliekas no Saules sistēmas veidošanās, un tajā esošie objekti satur milzīgu dažādu materiālu klāstu. Piemēram, Plutons ir nedaudz lielāks par Erisu. Bet Plutons ir izgatavots no ledus, tāpēc tam ir mazāka masa. Erisu lielākoties veido ieži, tāpēc tas ir blīvāks. Šķiet, ka dažas pasaules sastāv no metāna, bet citas satur daudz amonjaka. Kaut kur mūsu Saules sistēmas pagalmā ir daudz punduru planētu un mazu pasaulīšu, kas satur galvenos punktus mūsu izpratnei par to, kā veidojas planētas - un vai citas planētu sistēmas varētu būt tādas kā mūsējās.
Zinātnieki izmantoja šaurus ierobežojumus: viņi ierobežoja misiju līdz 25 gadiem un apskatīja 45 spilgtākos Kuipera jostas objektus, salīdzinot tos ar dažādiem planētas lidojošās darbības scenārijiem. Jupiters, pārsteidzoši, ir atklājis lielāko daļu sarakstā iekļauto mērķu. Bet Jupitera logs atveras reizi 12 gados, padarot Jupitera misijas atkarīgas no laika. Vienkāršs Saturna lidojums nodrošina diezgan labu Kuipera jostas mērķu sarakstu.
Bet, pārī savienojot šīs pasaules ar Urānu vai Neptūnu, jūs saņemat iespēju vienā gājienā atklāt jaunus faktus par mūsu noslēpumainajām, vistālākajām planētām un pat dažām punduru planētām.
Katapulta efekts palīdzēs sasniegt šīs pasaules, vispirms no Jupitera un tad no citas planētas. Katra no šīm planētām 2030. gadu šaurā logā izlīdzinās ar Jupiteru un glīti iekļaujas šīs desmitgades dažādās daļās. Piemēram, lai nokļūtu to pasaules sarakstā, kuras atrodas ceļā ar Neptūnu, jums J30 vajadzētu sasniegt 2030. gadu sākumā, un, lai nokļūtu Kuipera joslā caur Urānu, tas būtu jāuzsāk 2030. gadu vidū. Jupiters un Saturns savlaicīgi pielāgojas, lai 2030. gadu beigās iegūtu kadru Jospera joslā.
Mērķu saraksts piedāvā daudzas interesantas iespējas. Varuna, iegarena pasaule, kas ieguvusi šo formu ātrās griešanās ātruma dēļ, ir lieliski piemērota lidošanai ap Jupiteru-Urānu. Neptūns, kā jau minēts, sniedz ieskatu Erisā. Misija caur Jupiteru-Saturnu ļaus novērot Sednu - lielu punduru planētu ar orbītu, kas varētu norādīt ceļu uz vēl neatklātu planētu desmit. Jupiters-Saturns ļaus apstāties pie vienas no interesantākajām punduru planētām: Haumea.
Tāpat kā Varuna, Haumea ir olu formas, savukārt lielākā daļa lielu punduru planētu Kuipera jostā parasti ir apaļas. Bet Haumea ieguva šo formu no senās sadursmes, kas viņai deva divus mēnešus, gredzenu sistēmu un asti, kas izgatavota no gruvešiem. Kad asteroīdiem ir līdzīgs sastāvs, tos sauc par “sadursmju saimi”. Haumea izraisīja vienīgo zināmo sadursmju saimi Kuipera jostā.
Lai ko mēs izvēlētos, mums nebūs daudz laika. Tāpēc, ja vēlamies redzēt Haumea gredzenus vai pat sarkano, svešo Sednas gaismu, darbs jāsāk pēc iespējas ātrāk. Šīs pasaules ir tik mazas, ka ir tikai viens veids, kā uzzināt viņu noslēpumus: nokļūt pie tām.
Iļja Khel