New Horizons II (2004)

0

Misja New Horizons II (NH II) powstała w połowie 2002 roku jako ekonomiczny backup dla misji New Horizons, udającej się do Plutona oraz Pasa Kuipera. Będąc owocem pomysłu naukowca z Southwest Research Institute (SwRI) – Alana Sterna – NH II miał umożliwić NASA zaspokojenie pragnień społeczności naukowej. W studium pochodzącym z 2002 roku dotyczącym kierunków badań planetarnych w kolejnym dziesięcioleciu naukowcy zajmujący się tą dziedziną ocenili Pas Kuipera jako region o najwyższym priorytecie.

NASA wybrała propozycję SwRI dotyczącą misji New Horizons w listopadzie 2001 roku. Niewielki pojazd kosmiczny miał zostać wysłany w kosmos za pomocą rakiety Atlas V w wersji 551 pomiędzy styczniem a lutym 2006 roku. Manewr asysty grawitacyjnej w pobliżu Jowisza przewidziany na marzec 2007 roku przyspieszyłby sondę w jej locie do Plutona, skracając czas lotu do ośmiu lat. Osiągając Plutona i jego księżyce w lipcu 2015 roku,  pojazd wykorzystałby swój zestaw siedmiu instrumentów badawczych, aby określić charakterystykę tego obiektu Pasa Kuipera.

New Horizons miał przelecieć w pobliżu jednego lub większej ilości obiektów Pasa Kuipera (Kuiper Belt Objects – KBOs) pomiędzy 2016 a 2020 rokiem. Przez pewien czas pomiędzy 2004 a 2005 rokiem wydawało się jednak, że opuści on Ziemię tylko z minimalnym zapasem plutonu, wymaganego przez generujący energię elektryczną generator radioizotopowy RTG (Radioisotope Thermal Generator), stanowiący źródło zasilania sondy. Braki były konsekwencją przerwy w działalności laboratorium Departamentu Energii (Departament of Energy) zajmującego się przetwarzaniem plutonu, spowodowanej kwestiami bezpieczeństwa. Bez w pełni załadowanego RTG, było mało prawdopodobne aby sonda New Horizons mogła funkcjonować na tyle długo by osiągnąć KBO. Sytuacja ta wzmocniła wsparcie dla NH II.

Aby obniżyć koszty, NH II miałby być „klonem” sondy New Horizons. SwRI oceniło, że poprzez uniknięcie rozwoju nowych elementów pojazdu oraz dzięki czerpaniu z doświadczeń zdobytych w trakcie realizacji New Horizons, misja NH II kosztowałaby jedynie 472 miliony dolarów, czyli niemal 200 milionów dolarów mniej niż New Horizons.

SwRI odkryło, że sonda NH II mogłaby wystartować do jednego lub więcej z setek znanych obiektów KBO w dowolnym momencie, w którym otwierałoby się okno startowe do Jowisza (czyli co 13 miesięcy). Jednakże możliwości startowe w marcu 2008 oraz kwietniu 2009 roku byłyby szczególnie atrakcyjne, ponieważ umożliwiłyby również przelot w pobliżu Urana pomiędzy 2014 a 2017 rokiem. Uczyniłoby to z NH II dopiero drugim pojazdem kosmicznym, który zbadałby siódmą planetę naszego Układu Słonecznego; pierwszym był oczywiście Voyager 2 w styczniu 1986 roku.

Wszystkie planety z wyjątkiem Urana obracają się wokół osi mniej lub bardziej prostopadłej do płaszczyzny ich orbit wokół Słońca. Uran jest jednak przechylony na bok w stosunku do pozostałych planet, co oznacza, że jego oś jest równoległa do płaszczyzny orbity tej planety. Uran ma także co najmniej 27 księżyców, z których pięć (Miranda, Ariel, Umbriel, Tytania i Oberon) posiadają średnice w zakresie od 450 do 1600 kilometrów. Uran posiada również system co najmniej 11 pierścieni. Pierścienie te i księżyce krążą wokół planety w płaszczyźnie jego równika, co oznacza, że cały system obraca się wokół Słońca będąc przekręconym „na boku”. Do pokonania jednej orbity wokół naszej gwiazdy Uran potrzebuje nieco ponad 84 lat.

Kiedy Voyager 2 przeleciał w pobliżu Urana, południowy biegun planety był skierowany w Słońce, czyli jego południowa półkula znajdowała się w środku 21-letniego lata. Północna półkula Urana była w tym czasie skierowana w stronę przeciwną do Słońca i była pogrążona w ciemnej zimie. To samo zjawisko dotyka również księżyców planety; ich południowe półkule były w pełni oświetlone, podczas gdy północne półkule pozostawały ukryte w mroku. Oznaczało to, że Voyager 2 nie mógł zobrazować ich północnych półkul. Z drugiej strony, równik Urana byłby skierowany w stronę Słońca gdy sonda NH II zbliżyłaby się do planety, a zatem pojazd mógłby obserwować system Urana w całości.

Uran wydawał się spokojny dla oczu Voyagera 2, a widoczne fragmenty jego największych księżyców nie wykazywały aktywności. Jednak w 1998 roku, Kosmiczny Teleskop Hubble odkrył około 20 jasnych chmur w atmosferze Urana. Ponadto, niewielkie światy nie różniące się zbytnio od księżyców Urana okazały się zaskakująco aktywne; przykładowo 500-kilometrowy księżyc Saturna – Enceladus, posiada strumienie pary wodnej wymieszanej wraz z materiałem organicznym, który wytryskuje z bieguna południowego tego obiektu.

Po wykonaniu przelotu obok Urana, NH II skierowałby się do głównego celu swojej wyprawy. Jeśli zostałby wystrzelony z Ziemi w dniu 19 marca 2008 roku, 29 kwietnia 2009 roku lub 30 kwietnia 2009 roku, pojazd przeleciałby w pobliżu podwójnego obiektu KBO 1999 TC36 zależnie od daty startu w dniu 15 września 2020 roku, 15 września 2021 roku, lub 8 kwietnia 2023 roku. Obiekt 1999 TC36, obecnie orbitujący wokół Słońca w odległości około 31 razy większej niż odległość Ziemia-Słońce (31 AU), składa się z dwóch bliskich obiektów KBO, jednego o średnicy około 285 kilometrów oraz drugiego, niewiele mniejszego o średnicy 265 kilometrów. Oba obiekty obiega dodatkowe ciało – księżyc o średnicy około 140 kilometrów. Natomiast wystrzelenie w dniu 20 marca 2008 roku, 21 marca 2008 roku lub 1 maja 2009 roku, umożliwiłoby przelot w pobliżu obiektu 2002 UX25, pojedynczego ciała KBO o średnicy około 680 kilometrów i posiadającego blisko 205-kilometrowego satelitę w dniu 15 czerwca 2022 roku, 15 września 2020 roku, lub 16 lipca 2023 roku. 2002 UX25 obecnie obiega Słońce w odległości około 41 razy większej niż odległość Ziemia-Słońce (41 AU). Dodatkowe przeloty w pobliżu obiektów KBO po osiągnięciu 1999 TC36 lub 2002 UX25 również byłyby możliwe.

Pod koniec 2004 roku, po tym jak brak plutonu stał się widoczny, zespół New Horizons zwrócił się do Kongresu o fundusze na potrzeby studium misji New Horizons II. Środki zatwierdzone w budżecie NASA na rok fiskalny 2005 zawierały autoryzację i wzywały do przeprowadzenia takiego studium, choć nie przyznawały na ten cel żadnego finansowania. Na początku 2005 roku, NASA powierzyło Centrum Kosmicznemu im. Goddarda przeprowadzenie studium koncepcji misji NH II. Co dziwne, Goddard nie zaprosiło członków zespołu New Horizons do uczestnictwa w tych studiach. Ostatecznie jednak Departament Energii był w stanie zapewnić pełny zapas plutonu na potrzeby generatora RTG sondy New Horizons i realizacja możliwości przeprowadzenia misji „zapasowej” NH II została zatrzymana. New Horizons opuściła Ziemię w dniu 19 stycznia 2006 roku i przeleciała w pobliżu Jowisza w dniu 28 lutego 2007 roku. Jeśli lot przebiegnie zgodnie z planem, ważący 480 kilogramów pojazd kosmiczny dotrze do Plutona w dniu 14 lipca 2015 roku, a następnie rozpocznie podróż mającą na celu zbadanie jeszcze co najmniej jednego, małego (o średnicy od 40 do 90 kilometrów) obiektu KBO, co powinno mieć miejsce przed upływem 2020 roku.

David S.F. Portree
Beyond Apollo blog

Na podstawie:
“New Horizons II: Doubling UP in the Outer Solar System,” L. David, Space.com, June 17, 2004.
“New Horizons Set to Launch with Minimum Amount of Plutonium,” B. Berger, Space News, October 4, 2004.
New Horizons 2: A Journey to New Frontiers, presentation materials, A. Stern, Southwest Research Institute, June 10, 2005.
New Horizons II Mission Design, presentation materials, Y. Guo, June 16, 2004.
Email conversation with J. Spencer, Southwest Research Institute, April 9, 2008.

Uran, siódma planeta Układu Słonecznego, mógłby stać się celem misji sondy New Horizons II dzięki wystrzeleniu tego pojazdu na odpowiednią trajektorię (NASA)

Jasne chmury zaobserwowane przez Teleskop Kosmiczny Hubble w 1997 roku (NASA)

Start rakiety Atlas V w misji mającej na celu wystrzelenie sondy New Horizons na trajektorię prowadzącą do Jowisza (NASA)

Share.

Comments are closed.