Uran i Neptun ponownie na celowniku NASA

7

Amerykańska agencja kosmiczna NASA ponownie zamierza wysłać bezzałogową misję do ostatnich planet w Układzie Słonecznym. Może to nastąpić w ciągu najbliższych dwudziestu lat.

W najbliższym czasie ma zostać przeprowadzone studium, nadzorowane przez jeden z ośrodków NASA – Jet Propulsion Laboratory (JPL), w ramach którego naukowcy i inżynierowie będą zgłaszać koncepcje wykonania bezzałogowych misji z celem wejścia na orbitę wokół dwóch ostatnich planet Układu Słonecznego, Urana i Neptuna.

Poznanie struktury, składu oraz mechanizmów występujących w systemach księżycowych Urana i Neptuna to cele dla sond kosmicznych, które zostaną wysłane w daleką podróż po Układzie Słonecznym pod koniec trzeciej lub na początku czwartej dekady XXI wieku (lata 2030 – 2040).

Zdjęcia zórz na Uranie wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble w 2011 roku / Credits: HST, Laurent Lamy, AGU

Zdjęcia zórz na Uranie wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble w 2011 roku / Credits: HST, Laurent Lamy, AGU

Jednym z celów przeprowadzanego studium będzie zaprojektowanie wspólnej platformy dla sond, które mogłyby powstać przy koszcie 2 mld dolarów za jeden egzemplarz. Będzie to w tym samym czasie pierwszy administracyjny krok na wieloletniej drodze wypełnionej analizami technicznymi i naukowymi, oraz planowaniem budżetu misji.

Misja do Urana albo Neptuna będzie najprawdopodobniej wartą kilka miliardów dolarów misją klasy flagowej (ang. flagship mission), na kształt wyprawy sondy Cassini do systemu Saturna albo zaakceptowanej niedawno misji do systemu księżycowego Jowisza (a konkretnie Europy). Aby mogło dojść do realizacji kolejnej wybranej dużej misji, rekomendacja musi zostać udzielona przez specjalną komisję naukową NRC (National Research Council), która zbiera się raz na dekadę.

Wizja artystyczna sondy Cassini, misji klasy flagowej, na orbicie Saturna / Credits: NASA/JPL

Wizja artystyczna sondy Cassini, misji klasy flagowej, na orbicie Saturna / Credits: NASA/JPL

Z raportu sporządzonego po ostatnim spotkaniu komisji (2011) można dowiedzieć się, że dwoma głównymi celami dla agencji NASA jest realizacja misji po próbki gleby Marsa oraz wysłanie sondy na Europę, lodowy księżyc Jowisza. Zaplanowana na 2020 rok misja łazika na Marsa zbierze próbki i przygotuje je do podjęcia przez inną misję.

Orbiter Urana był trzeci w kolejności do rekomendacji w raporcie komisji NRC z 2011 roku, jednak NASA z pewnością nie będzie skłonna zrealizować tej misji aż do późnych lat trzydziestych obecnego wieku. Można się spodziewać, że kolejna komisja NRC zarekomenduje do przeprowadzenia dedykowaną misję do Tytana lub kolejną dużą misję na Marsa (zabranie próbek zebranych przez łazik).

Przekrój pokazujący wewnętrzną strukturę Neptuna / Credits: Lunar and Planetary Institute

Przekrój pokazujący wewnętrzną strukturę Neptuna / Credits: Lunar and Planetary Institute

Bliższe zbadanie mniejszej pary gazowych gigantów (nazywanych lodowymi gigantami) może przynieść odpowiedzi na wiele pytań. Uran i Neptun znacząco różnią się od Jowisza i Saturna (złożonych głównie z wodoru i helu). Materię stanowią na nich głównie skała i lód, oraz bardzo gęsta atmosfera. Naukowcy nie wiedzą wciąż czemu ostatnie gazowe planety zawierają tak dużo lodu i amoniaku.

Jednym z potencjalnych wyjaśnień powyżej opisanego stanu rzeczy mogło być bombardowanie w przeszłości Urana i Neptuna przez zmrożone obiekty z Pasa Kuipera, znajdującego się za orbitą Neptuna. Do tego rezerwuaru należą m.in. planety karłowate, takie jak Pluton. Misja New Horizons pokazała kilka tygodni temu, że te odległe światy (na przykładzie Plutona i Charona) mają aktywną powierzchnię.

Obrobione zdjęcie Plutona we wzmocnionych kolorach, ukazujące mnogość różnego rodzaju obszarów o różnym wieku / Credits - NASA/JHUAPL/SWRI

Obrobione zdjęcie Plutona we wzmocnionych kolorach, ukazujące mnogość różnego rodzaju obszarów o różnym wieku / Credits – NASA/JHUAPL/SWRI

Może się okazać, że dalsze poszerzanie wiedzy na temat odległych rejonów Układu Słonecznego zapewni w najlepszym stopniu bezzałogowa misja do systemu Neptuna. Największy księżyc ostatniej planety w Układzie Słonecznym – Tryton – jest najprawdopodobniej bardzo dobrze zachowanym reliktem Pasa Kuipera, przechwyconym przez Neptuna miliardy lat temu.

W tym samym czasie Uran zapewnia również możliwość zbadania charakterystyki “lodowych gigantów”. Ponadto byłoby to pierwsze badanie układu poruszającego się w takim nachyleniu względem orbity (Uran dosłowne toczy się po orbicie na boku), oferując badanie wielu ciekawych charakterystyk oraz gromady satelitów. Wymagania energetyczne dla takiej misji byłyby również nieco mniejsze z uwagi na odległość od Słońca (1,8 mld kilometrów w porównaniu do 2,8 mld kilometrów Neptuna).

Pozostaje nam śledzić rozwój wydarzeń oraz niektórych systemów. Sprawna architektura SLS (Space Launch System) agencji NASA pozwoliłaby na szybsze dostarczenie sondy do wybranego celu w odległych rejonach Układu Słonecznego.

Przekaż dalej

7 komentarzy

  1. odległość ziemia-jowisz to ok 500 mln km. sonda lecąca ze stałą prędkością 100 km/s pokonałaby ten dystans w około 2 miesiące!. silnik jonowy napędzany reaktorem jądrowym miałby całkiem sporą moc. nieporównywalnie większą niż silniki napędzane przez panele PV. oczywiście zanim sonda rozpędziłaby sie do 100km/s upłynął by miesiąc albo więcej ale to i tak dużo lepiej niż obecne sondy. np taka Juno wlecze się do jowisza ponad 5 lat.
    nawet bez reaktorów i silników jonowych można by osiągnać lepszy efekt. np sonda new horizions leciała do jowisza “zaledwie” rok (galileo 6 lat), do saturna niecałe 2,5 roku (cassini 7lat) wystarczyłaby technologia aerobreakingu i to pewnie w wariancie bez żadnych osłon termicznych. przy tak niskich prędkościaćh wystarczyło by muśnięcie górnych warstw atmosfery i już. można badać planetę.

  2. Poziom rozciągania w czasie dokonywania jakichkolwiek kroków w rozwoju jest TRAGICZNY !!!!!!!

  3. Ludzkość w niedługim czasie powinna zacząć kolonizować i eksploatować obiekty w Układzie Słonecznym a gazowe olbrzymy są w tym przypadku nieciekawe.
    Powinni się skupić na Księżycu, Marsie i obiektach NEO raczej

    • Simon, co do kolonizacji Księżyca i Marsa to się zgodzę ,ale co do eksploatowania surowców i sprowadzania ich na Ziemię to z punktu widzenia Ekonomi jest to wysoce Nieopłacalne, za wyjątkiem HEL-3 z Księżyca do elektrowni Ziemskich na Fuzję Termojądrową. Obecnie koszt wysłania 1-kg. jakiejś Masy na Księżyc wynosi tyle ile kosztuje 1-kg.Złota na Ziemi ,a trzeba ten Kilogram jeszcze Sprowadzić na Ziemię .To jest Ekonomiczne eksploatacyjne Samobójstwo ,a dotarcie na Księżyc ,to 3-dni i z powrotem ,też 3-dni ,a co dopiero na Marsa 8-miesięcy i z Marsa 7-miesięcy i to co 2-lata. To się nawet z Marsa nie opłaca Hel-3 Sprowadzać przy 10-cio większymi Kosztami tego 1-kg. Złota. Wszystkie Surowce ,nawet te najbardziej kosztowne można tylko spożytkować po Przetopieniu na Miejscu ,czy to Księżyca ,Marsa ,czy obiektów LEO. O gazowych olbrzymach ,to w tym wypadku można zapomnieć ,a 1-szą Bazę Stałą na Marsie ,jak wszystko potoczy się dobrze z R. SLS ,to NASA ma zamiar założyć po r.2044. To wszystko zależy jeszcze od pokoju ,lub niepokoju na Ziemi, no ale NASA jest zależna od Polityków USA.

    • absolutnie się niezgadzam się z tobą. główym celem naszej obecności poza ziemią powinno być poszukiwanie obcych form życia. ksieżyc i mars ( o obiektach NEO nie wspominając) są martwe i dlatego nieciekawe. eksploatacja i kolonizacja tych obiektów to zbyt drogie, niebezpieczne i nikomu nie potrzebne fanaberie.
      2 gazowe olbrzymy nie były jeszcze badane, są najbardziej tajemniczymi obiektami w układzie i zasługują na większą uwagę. myślę że uran i neptun oraz ich księżyce mogą nam sprawić równie wielka niespodziankę jak księżyce Saturna.
      człowieku , ciekła woda poza Ziemią. to jest niesamowity fenomen. jak możesz mówic że to nieciekawe!
      moim zdaniem wogóle powinniśmy przerwać jakiekolwiek badania planet wewnetrznych i wszystkie środki przeznaczyć na eksplorację gazowych olbrzymów a zwłaszcza ich księżyców.

      tylko kuźwa szkoda że jeszcze później nie zaplanowali tych misji, np na koniec stulecia.
      misja w roku 2040? szlak mnie zaraz trafi kurka ich mać. i jeszcze będzie tam lecieć 15 lat. pierwsze dane po 2050 toku? niech i diabli wezmą. do tego czasu wszyscy bedziemy zaślinionymi staruszkami o umyśle 5 latka.
      lot na jowisza powinien trwac góra pół roku, na saturna max rok, na urana 2 lata na neptuna góra 3.
      to skandal że poruszamy sie w przestrzeni kosmicznej jak slimaki. czy my naprawdę nie możemy dogonić wiatru słonecznego? 500 km/s to chyba niezbyt wygórowana prędkość.
      poprostu musimy zaczac uzywać reaktorów jądrowych w kosmosie. energia to podstawa.
      do tego atmosfery gazowych olbrzymów to doskonałe pole do rozwoju aerobreakingu i aerocapturingu. wystarczyłoby rozpędzić sondę do ogromnej prędkości i niech leci. potem wpada w atmosferę i wyhamowuje. zrobotyzowane misje wytrzymają wielokrotnie większe przeciązenia niż ludzie w misji załogowej.

      • proton–Ty chcesz sondę rozpędzić do ogromnych szybkości 500km/s i niech leci z taką szybkością wprost wpada do Atmosfery i ? wyparowuje jak Meteor. Co ty ,chcesz ją wyhamowywać spadochronami i osłoną Ablacyjną z takiej szybkości ?, o …..rany… Projekt udokumentowany Silnika Jądrowego NASA już ma – wbij w kompie- Rakiety ,aligatory i komary i 1-sza z góry.

        • nie musi być od razu 500 km/s. zresztą wątpie żeby obecnie dostępne silniki dały radę tyle wyciągnąć. podobno VASIMR teoretycznie mógłby dojść do 300km/s ale nikt go jeszcze nie wypróbował. niewiem na co oni czekają? ale do rzeczy: można zacząć od 100 lub 200 km/s. to wcale nie tak dużo. prędkość ucieczki z orbity Jowisza to ponad 50 km/s. chyba znasz sie na rzeczy jeszcze mniej niż ja. przy takich prędkościach użycie spadochronów do wyhamowania nie ma najmniejszego sensu. to nie mars. zresztą po co spadochroby? przecież nie chcemy lądować na saturnie czy uranie tylko wejść na ich orbitę. trzeba rozwinać technologie osłon termicznych. zainwestować w materiały wytrzymujące wysokie temperatury i cisnienia. osłona musiałaby wytrzymać conajmniej 1 minutę piekielnego żaru.
          pozatym sonda przeleci przez górne warstwy atmosery o niskiej gęstości. pamietaj że atmosfery gazowych olbrzymów są wielokrotnie rozleglejsze niż Ziemi czy wenus więc i droga hamowania jest duuużo dłuższa. hamując w atmosferze ziemi przy prędkości 200km/s sonda hamowałaby zaledwie przez kilka sekund poczym atmosera by sie jej “skończyła”. po opuszczeniu atmosfery zwolniła by powiedzmy do 100 km/s to o 90km/s za dużo by wejść na orbitę.
          hamowanie w atmosferze jowisza czy saturna to inna para kaloszy. mogłoby trwać kilkanaście a nawet kilkadziesiąt sekund. im dłuższy czas hamowania tym większa strata prędkości. pozatym łatwiej zwolnić z 200 do 50 km/s (jowisz) niż z 200 do 12km/s (ziemia) prawda?
          wspomniałeś o silnikach jądrowych. wiem że NASA ma nie jeden prototyp. poprostu nie mają odwagi by go wykorzystać. technoligię już mamy. teraz trzeba tylko podjąć ryzyko. ta ich biurokracja, skostniałe przepisy i niechęć do innowacji tylko hamują postęp.