Daniel Marín blogja

Némi egyetértés van a tudományos közösség körében abban, hogy a NASA következő drága zászlóshajójának az Europa Clipper után a Vénuszt vagy az Uránt és a Neptunust kell megcéloznia (a Marsnak saját független kutatási programja van). A Vénusz felfedezése Discovery vagy New Frontiers típusú küldetésekkel lehetséges, egyszerűbb és olcsóbb, de a megfagyott óriások mélyebb feltárása gyakorlatilag lehetetlen, ha nem egy összetett és fejlett szondával. Az amerikai kongresszus utasítására 2015-ben a NASA elkezdte tanulmányozni az Uránuszba és a Neptunuszba küldendő misszió lehetőségét 2030 körül. Sajnos a természet összeesküvést tett arra, hogy ez a küldetés bármi más, csak egyszerű legyen.

bolygókutatás
Neptunusz vagy Urán? Urán vagy Neptunusz? Vagy mindkettő? (FAZÉK).

A fő probléma az, hogy nemcsak drágább, de sokkal bonyolultabb a két óriásbolygót egyetlen szondával meglátogatni. A Voyager idők egyedülálló bolygóillesztése eltűnt, és szinte lehetetlen mindkét hajó bolygóját egy hajóval végrehajtani. És különben is, amit a tudományos közösség követel, az egy keringő, vagyis egy szonda, amely a bolygó körül marad, hogy részletesen tanulmányozza azt. És természetesen két szonda sokkal drágább, mint egy. Alternatív megoldásként egyetlen keringőt küldhetünk a két világ egyikébe, de melyiket választjuk?

Az Uránusz (felső) és a Neptunusz (NASA/ESA) jellemzői.

Az Uránusz és a Neptunusz Voyager 2-es repülését követően 1986-ban, illetve 1989-ben az Uránt úgy gondolták, hogy sokkal "unalmasabb", mint a Neptunusz, ezért szinte minden küldetési javaslat csak néhány évvel ezelőtt tervezte a bolygó tanulmányozását. . De a földi teleszkópok és a Hubble űrtávcső megfigyelései azt mutatták, hogy az Uránnak nagyon aktív atmoszférája van. Ezenkívül az Urán műholdai alkotják a legrosszabb ismert holdrendszert az egész Naprendszerben. Extra gömbként az Uránusz sokkal közelebb van, mint a Neptunusz, ezért egy küldetés repülési ideje ezen a bolygón általában kevesebb, mint a Neptunusz eléréséhez szükséges idő, ami jelentős előnyt jelent egy ilyen jellegű küldetés megtervezésekor.

Az Urán (balra) és a Neptunusz (NASA) jellemzői.

Emiatt a néhány évvel ezelőtti missziók többsége rámutatott mindkét jégóriás tanulmányozásának fontosságára. A New Horizons szonda által a Plútó 2015-ös repülése azonban feltárta ennek a törpebolygónak a bonyolult összetettségét, és felkeltette az érdeklődést a Kuiper-öv többi testének tanulmányozása iránt. És pontosan a Neptunusz legnagyobb holdja Triton, a Kuiper-öv elfogott teste. Elméleti modellek szerint a Plútónak és Tritonnak lehet egy földalatti víztenger (inkább víztakaró). Ez azt eredményezte, hogy a NASA irányelvei szerint Tritont az "óceánvilág" jelöltjének tekintették, és hogy a Neptunusz feltárása prioritássá vált az Uránuséval szemben. Másrészt az Urán optimális indítóablaka 2029-ben bezárul, míg a Neptunuszé 2031-ben és 2032-ben. Ha ezeket az indítóablakokat nem használják, akkor az 1940-es évek közepéig kell várni.

Az Uránusz és a Neptunusz belső terének lehetséges modelljei (NASA/ESA). A jégóriás (NASA) lehetséges összetétele.

És mi a jelenlegi panoráma? A napokban Londonban tartják az Icy Giants Systems 2020 kongresszust, és pontosan az egyik kérdés, amellyel foglalkoztak, az, hogy melyik rendszernek kell elsőbbséget élveznie. Ehhez elengedhetetlen az exobolygó perspektívájának figyelembe vétele. A jégóriások, a szuperföldekkel együtt, a napenergián kívüli bolygók leggyakoribb típusai, ezért a felfedezésük iránti érdeklődés nem korlátozódik csupán a Naprendszer jobb megismerésére, hanem kulcsfontosságú elemek a bolygórendszerek többségének megértéséhez más csillagok. Ebben az értelemben a legésszerűbb a "szokásos" jégóriás tanulmányozása lenne. De melyik a kettő egyike? A válasz: nem tudjuk. Látszólagos hasonlóságuk ellenére a két világ nagyon különbözik, még akkor sem, ha figyelembe veszik a holdjukat. Az Uránus az óriási bolygó, amelynek belső tere kevesebb hőt termel, míg a Neptunusz az, hogy a legnagyobb belső hőforrással rendelkezik, amely dichotómia a légköri aktivitásban mutatkozik meg.

Az Urán és a Neptunusz vizsgálatának négy fő opciója, amelyet a NASA a 2016. évi előzetes tanulmányában javasolt. Balról. Jobbra: Neptunusz keringő atmoszférikus szondával és SEP szakasz, Uránusz repül atmoszférikus szondával, Urán keringő atmoszférikus szondával és Urán keringő atmoszférikus szondával (NASA).

Lehetséges, hogy az Urán ezen sajátossága annak köszönhető, hogy a naprendszer kialakulása során egy protoplánnal ütközött egy ütközés, amely ütközés a bolygó forgástengelyének és a műholdak síkjának 98º-os dőlésének magyarázatára is szolgál. Ha ez a helyzet, a Neptunusz lenne a referencia jégóriás, az Urán pedig "ritkaság". Abban azonban nem vagyunk biztosak, hogy ez a forgatókönyv helyes-e. Hogy őszinte legyek, szinte semmit sem tudunk ezekről a bolygókról. Például abban sem vagyunk biztosak, hogy valóban "jégóriások" -ak. Egyes modellek szerint a jég aránya nagyon alacsony lenne, szinte olyan, mint a Plútóé, és ezért inkább "sziklaóriások" lennének.

Uránusz (felül) és Neptunusz (alul) (NASA/ESA/STScI/ESO).

Következtetés? Tanulmányoznia kell a két bolygót, hogy megtudja. És ne átmenetileg tanulmányozzuk őket, hanem mindkét világba keringőket kellene küldenünk. Minden űrhajót légköri szondával kell felszerelni, mivel a tudományos közösség kiemelt fontosságúnak tartja, hogy bizonyos elemek - különösen a nemesgázok - izotópjainak arányát meg lehessen mérni e bolygók történetének rekonstruálásához. Ezek a szondák a légkör függőleges nyomás- és hőmérsékleti profilját is létrehoznák 5-10 bar nyomásig, ami lehetőséget adna számunkra, hogy különbséget tegyünk a bolygóképződés különböző modelljei között.

Urán, ahogyan a Keck távcső látta 2004-ben (Keck Obszervatórium).

Az Uránus és a Neptunusz szondáira vonatkozó legújabb javaslatok ismét divatossá teszik az aerokaptúra ​​koncepcióját, amely ötlet hatalmas üzemanyag-megtakarítást jelent. Ez a megtakarítás felhasználható tudományos eszközök, például légköri szonda tömegének növelésére. A szonda tömegétől és az alkalmazott hordozórakétától függően az indítóablakokban 2024-től kezdődően az Uránig tartó repülési idő 6-12 év, míg a Neptunusz esetében 8-13 év. Ezeket az időket a gravitációs segítő manővereknek köszönhetjük. Például egyes pályák között szerepel a Vénusz, a Föld, a Mars és a Jupiter légyei. Ezen túlmenően az idők tovább csökkenthetők elektromosan meghajtott fokozatok (SEP) használatával ionos vagy plazma motorokkal.

Példa a Neptunusz (NASA) aerokaptúra ​​pályájára. A légköri szonda koncepciója az Uránusz és a Neptunusz vizsgálatára (NASA).

John Elliott (JPL) által az Icy Giants System kongresszusán indított javaslat két szondából áll, amelyek 2031 februárjában szállnának fel a NASA egyetlen rakétájának fedélzetén. A két szonda 2032-ben a Jupiter felett repülne, és különválna. A Neptun szonda 2044 szeptemberében érkezik meg, míg az Uránusz szonda egy SEP-stádiumot használ, legfeljebb 6 csillagászati ​​egységet használva, hogy felgyorsítsa útját és 2042 áprilisában elérje az Uránt. Az Európai Űrügynökség (ESA) érdeklődést mutatott egy misszióban való részvétel iránt. az Uránusznak és a Neptunusznak. Az ESA felelős lehet tudományos eszközökért vagy légköri alproblémákért, bár legalább 2040 előtt nem fontolgatják annak lehetőségét, hogy a két űrhajó egyikét külön lehessen építeni.

JPL küldetési javaslat két szondával, egyetlen SLS rakéta indította el (https://twitter.com/hbhammel).

A NASA még nem döntött az Uránusz és a Neptunusz zászlóshajójával kapcsolatban. A Naprendszerben lenyűgöző, figyelemre szoruló célpontok száma növekszik: Vénusz, Enceladus, Titan stb. De lehetetlen, hogy áttekintést nyerjünk a Naprendszerről, anélkül, hogy szinte semmit sem tudnánk a Nap körül forogó óriásbolygók feléről, olyan bolygókról, amelyek szintén a Galaktika hihetetlenül gyakori világtípusának képviselői.

Az Urán a Voyager 2 által 1986. január 25-én látott találkozás után. Lehetetlen perspektíva a Földtől (NASA/JPL).