Veidi rohkem kui aasta pärast algab uus kümnend ja koos sellega avaneb täiesti uus ideedevool NASA missioonidele, mõni lähemale - nagu Mars, mõni kaugemale. Mõni väga kauge. Mõni inimene eeldab, et robotireisimise ajastu maailmadesse, mis pole vaid miljonid - avaneb meile miljardite kilomeetrite kaugusel. Nende hulka kuuluvad Uraan ja Neptuun (planeedid, mida külastasime vastavalt 1986. ja 1989. aastal), samuti sajad jääkehad väljaspool piirkonda, mida tuntakse Kuiperi vööna.
Kuiperi vöö on koduks Pluutole ja tuhandetele teistele erineva suurusega maailmadele. Enamiku sealsetest kehadest moodustavad meie päikesesüsteemi ehitusplokid, mis on juba ammu saadetud kaugetesse jäistesse piirkondadesse. Kuiperi vöö külastus võib meile anda vihjeid küsimustele, kuidas moodustus meie planeet ja tema naabrid, miks on nii palju vett ja muid saladusi.
Päikesesüsteemi piiridel
Uraan ja Neptuun hoiavad ka palju saladusi omaette. Mida rohkem me planeedisüsteemide kohta teada saame, seda sagedamini näeme, et enamik maailmu pole nii suured kui Jupiter ja mitte nii väikesed kui Maa. Paljud neist kipuvad oma suuruselt sarnanema Uraani ja Neptuuniga - "jäähiiglastega", kes on nimetatud veejää eksootilise seisundi järgi, mis asub sügaval pilves kihtide all. Uraani ja Neptuuni uurimine ei aita meil mitte ainult mõista meie päikesesüsteemi planeete - see aitab meil mõista planeete, mis keerlevad teiste tähtede ümber.
Paljud neist missioonidest sõltuvad ajast. Eelseisv kümnendiküsitlus - NASA "kümneaastane uuring", millal agentuur saadab kosmoselaevu 2020. ja 2030. aastatel - võiks luua või häirida neid kaugeleulatuvaid plaane välise Päikesesüsteemi uurimiseks.
Aastakümnete uuring: kuidas aastakümnete uuring edeneb
Reklaamvideo:
Alates 2020. aastast tuleb kokku Riikliku Teaduste Akadeemia rühm (paljude kosmosevaldkonna huvirühmade osalusel), kes koostavad prioriteetsete teadusuuringute eesmärkide nimekirja. Teadlased pakuvad oma võimalusi kirjalike soovituste vormis, mida tuntakse nn valgete raamatutena (loe: valge raamat).
Nendest soovitustest saab üldise konsensuse selles osas, millised peaksid olema prioriteedid. Need eesmärgid on mõõdupuuks keskklassi missioonide pakkumisel kategoorias Uued piirid (New Horizons ja Juno olid selles kategoorias). NASA koostab kõigepealt kavandatud missioonide nimekirja ja kitsendab neid järk-järgult ühe või kahe finalisti hulka. Kui finalist on saanud rohelise tule, saab nende taga olev meeskond hakata kavandama ja kujundama - selleks kulub aastaid.
See kõik võib raskendada konkreetse akna sissepääsu, mille kaudu on võimalik uurida Uraani või Neptuuni, aga ka vaadata objekti Kuiperi vööst. Seetõttu on täpsed graafikud riskantne.
Jäähiiglase külastamine
Eelkõige kaalus üks grupp missiooni võimalust külastada Uraani ja Neptuuni samal ajal. Viimane iteratsioon sisaldab Uraani lendoravat ja Neptuuni orbitaali. Mark Hofstadteri ja Amy Simoni juhtimisel plaanivad teadlased näha Uraani teispoolsust kui Voyager 2, mida täheldati 1986. aastal, ning uurida Neptuuni ja selle suurimat kuud Tritoni. Triton keerleb tahapoole, mis võib olla tingitud asjaolust, et see oli kunagi Kuiperi vöö suurim objekt - enne, kui Neptuun tõmbas Tritoni enda poole, visates välja paljud tema algsed satelliidid.
Simon ütleb, et neid missioone tuleks kasutada 15 aasta jooksul, sealhulgas reisi- ja uurimisaeg. See on tingitud sellest, kui kaua suudavad sõiduki üksikud osad suhtelise kindlusega ruumis ellu jääda. Kuigi kosmoselaev võib elada kauem, on miinimum 15 aastat, mille jooksul võite olla kindel, et missioon täidab oma teaduslikud ülesanded täies mahus. Kuidas aga veenduda, et teekond ei raiska praeguses uurimisfaasis liiga palju ressursse? Üks võimalus kosmoselaeva kiirendamiseks on planeedi gravitatsioonijõu kasutamine kiirendamiseks.
"Tavaliselt lendavad nad vähem kui 12 aasta pärast sinna jõudmiseks ümber planeetide, tavaliselt ka Maa ja Veenuse," räägib Simon. Selliste stsenaariumide korral sukeldute planeedi gravitatsiooni kaevu, lootes pildistamise efektile, mis kiirendab teie käsitööd ja säästab võimalikult palju kütust. Jupiteri kasutavad ka parimad võimalused, kuna see on kõige massiivsem ja võib kosmoselaeva oluliselt kiirendada.
New Horizons kasutas Pluutoni jõudmiseks näiteks Jupiteri abi. Cassini kasutas nelja eraldi ülelendu, et kiirendada Saturniga pärast maa peal käivitamist, saada kaks korda kiirendust Veenuselt, naasta Maale ja lõpuks, viimane hüpe Jupiterilt.
Simon ütleb, et tiheda graafiku järgi Uraani jõudmiseks võiks kasutada Saturni lendoravat - näiteks aknas vahemikus 2024–2028, et tabada gaasihiiglane õiges kohas oma 29-aastasel orbiidil. Selline missioon nõuab NASA standardite järgi kiiret mõtlemist - tavaliselt kavandatakse missioonid kümme aastat enne käivitamist, seejärel kavandatakse, kavandatakse ja käivitatakse viie aasta jooksul - nii et peate lootma järgmisele aknale, Jupiteri lendoravale vahemikus 2029 kuni 2032, millele järgneb väljumine Neptuunini. Järgmine võimalus ilmub mitte varem kui kümne aasta pärast.
Uraanile saadetava missiooni korral saab kiirenduspunkti jõudmiseks kasutada traditsioonilisi raketikütuseid ja mootoreid - olgu see siis Atlas V rakett või Delta IV Heavy rakett. Kuid kuna Neptuun on nii kaugel ja täpne trajektoor ei ühti nii ideaalselt, nagu me tahaksime, toetub missioon sellele planeedile kosmose käivitamise süsteemile, NASA järgmise põlvkonna rakettidele, millel on suurem kandevõime (ja see pole veel isegi lennanud). Kui see pole õigeks ajaks valmis, peame lootma veel ühele järgmise põlvkonna tehnoloogiale: päikeseenergia elektrilisele jõuseadmele, mis kasutab päikeseenergiat ioniseeritud gaasi süütamiseks sõiduki kiirendamiseks. Siiani on seda kasutatud ainult Dawni kosmoselaevadel missioonidel Läände ja Ceresesse ning kahel missioonil väikeste asteroidide juurde.
"Isegi päikeseenergia puhul on keemiamootoreid vaja ikkagi juhuks, kui päikeseenergia osutub ebatõhusaks ja orbiidil pidurdamiseks," ütleb Simon.
Seega on ajakava üsna tihe. Kuid kui me liigume aktiivsemalt, võivad mõlemad missioonid teenida erinevat eesmärki: jõuda Kuiperi vöö avastamata maailmadeni.
Suur tundmatu
Veel ühes New Horizoni meeskonna kolme liikme kirjutatud artiklis uuritakse võimalust naasta Kuiperi vööndisse pärast õnnestunud sondkäiku Pluutosse. "Nägime, kui huvitav see oli, ja tahtsime teada, mis seal veel leidub," ütleb Tiffany Finley, Edela-uuringute instituudi (SWRI) peainsener ja ajakirjas Journal of Spacecraft and Rockets avaldatud artikli kaasautor.
Kuiperi vöönd sisaldab Päikesesüsteemi moodustamisest järelejäänud jääkaineid ja selles olevad objektid sisaldavad tohutult erinevaid materjale. Näiteks Pluuto on pisut suurem kui Eris. Kuid Pluuto on valmistatud jääst, nii et sellel on vähem massi. Eris koosneb enamasti kivimitest, seega on see tihedam. Mõned maailmad koosnevad metaanist, teised aga palju ammoniaaki. Kusagil meie päikesesüsteemi tagaaias on palju kääbusplaneete ja väikseid maailmu, millel on võtmepunktid meie arusaamiseks planeetide tekkimisest - ja sellest, kas teised planeedisüsteemid võiksid meie moodi sarnased olla.
Teadlased kasutasid kitsaid piiranguid: nad piirasid missiooni 25-aastaseks ja vaatasid 45 eredaimat Kuiperi vöö objekti, võrdledes neid planeetide lendorava erinevate stsenaariumidega. Jupiter on üllataval kombel avastanud enamiku nimekirja eesmärkidest. Kuid Jupiteri aken avaneb kord 12 aasta jooksul, muutes Jupiteri missioonid ajast sõltuvaks. Lihtne Saturni lendorav annab päris hea nimekirja Kuiperi vöö sihtmärkidest.
Kuid kui ühendate need maailmad Uraani või Neptuuniga, saate võimaluse avastada uusi fakte meie salapäraste, kõige kaugemate planeetide ja isegi mõne kääbuse planeedi kohta ühe hooga.
Slingshot-efekt aitab nendesse maailmadesse jõuda, kõigepealt Jupiterilt ja seejärel teiselt planeedilt. Kõik need planeedid joonduvad 2030ndatel aastatel kitsas aknas Jupiteriga ja sobivad ilusti selle kümnendi erinevatesse osadesse. Näiteks Neptuuniga teel olevate maailmade loendisse pääsemiseks tuleb 2030ndate alguses jõuda Jupiterini ja Uraani kaudu Kuiperi vööni jõudmiseks oleks vaja käivitada 2030ndate keskel. Jupiter ja Saturn joonduvad õigeks ajaks, kui 2030-ndate aastate lõpus tehakse pilt Kuiperi vööst.
Eesmärkide loetelu pakub palju huvitavaid võimalusi. Varuna, piklik maailm, mis on selle kuju omandanud kiire pöörlemiskiiruse tõttu, sobib suurepäraselt Jupiter-Uraani ümbruses lendamiseks. Neptuun, nagu juba mainitud, pakub Erisele pilgu. Missioon Jupiteri-Saturni kaudu võimaldab jälgida Sednat - suurt kääbusplaneeti orbiidil, mis võib näidata teed veel avastamata planeedi kümneni. Jupiter-Saturn võimaldab peatuda ühel huvitavamal kääbusplaneedil: Haumea.
Nagu Varuna, on ka Haumea munakujuline, samas kui enamik Kuiperi vöö suurtest kääbusplaneetidest on tavaliselt ümarad. Kuid Haumea sai selle kuju iidsest kokkupõrkest, mis andis talle kaks kuud, rõngaste süsteemi ja prahist tehtud saba. Kui asteroididel on sarnane koostis, nimetatakse neid "kokkupõrke perekonnaks". Haumea tekitas Kuiperi vööst ainsa teadaoleva kokkupõrke perekonna.
Ükskõik, mille valime, pole meil palju aega. Seetõttu, kui tahame näha Haumea rõngaid või isegi Sedna punast võõrast valgust, tuleb tööga alustada võimalikult kiiresti. Need maailmad on nii väikesed, et nende saladustest on teada vaid üks viis: pääseda nende juurde.
Ilja Khel
