O așteptare de 50 de ani pentru a doua misiune nu ar fi surprinzător. Întreabă -l pe Uranus și Neptun.
Patru imagini de la imaginea de recunoaștere a noului Horizons (Lorri) au fost combinate cu date de culoare din instrumentul Ralph al navei spațiale pentru a crea această viziune globală de culoare îmbunătățită a Pluto. Credit: Universitatea NASA/Johns Hopkins/SWRI
Noua navă spațială a NASA a obținut o privire trecătoare a lui Pluto în urmă cu 10 ani, dezvăluind o lume îndepărtată cu un peisaj pitoresc care, în mod paradoxal, pare să se revarsă în adâncurile reci ale sistemului nostru solar.
Misiunea a răspuns numeroase întrebări despre Pluto care au persistat de la descoperirea sa de către astronomul Clyde Tombaugh în 1930. Așa cum se întâmplă adesea cu explorarea planetară, rezultatele din Flyby -ul lui Pluto din New Horizons pe 14 iulie 2015, a pus nenumărate mai multe întrebări. În primul rând, cum a ajuns o lume atât de dinamică atât de departe de soare?
Cel puțin în următoarele câteva decenii, singurele resurse disponibile pentru oamenii de știință pentru a încerca să răspundă la aceste întrebări vor fi fie arhiva New Horizons Mission, cu peste 50 de gigabite de date înregistrate în timpul zborului, sau observații de la miliarde de kilometri distanță cu telescoape puternice pe teren sau observatorii bazate pe spațiu precum Hubble și James Webb.
Acest fapt devine din ce în ce mai clar. La zece ani de la întâlnirea de la New Horizons, nu există misiuni pe cărți care să se întoarcă la Pluton și să nu fie perspective reale pentru unul.
O misiune care se întinde pe generații
În perioadele normale, cu un buget stabil al NASA, oamenii de știință ar putea avea șansa de a începe să dezvolte o altă misiune Pluto în poate 10 sau 20 de ani, după misiuni cu prioritate mai mare, cum ar fi revenirea eșantionului Marte, o navă spațială pentru a orbita Uranus și o sondă pentru a orbita și ateriza pe Eneladusul Icy Moon al lui Saturn. În acest scenariu, poate o nouă misiune ar putea ajunge la Pluto și să intre pe orbită înainte de sfârșitul anilor 2050.
Dar acestea nu sunt vremuri normale. Administrația Trump a propus reducerea bugetului științific al NASA la jumătate, pericolând nu numai misiunile viitoare pentru a explora sistemul solar, ci și amenințând să închidă numeroase nave spațiale operaționaleincluzând noi orizonturi în sine, deoarece se grăbește printr -o secțiune neclintită a centurii Kuiper spre spațiul interstelar.
Reducerile propuse sunt moralul în NASA și în comunitatea științifică spațială mai largă. Dacă ar fi implementată, reducerile bugetare ar afecta mai mult decât misiunile reale ale NASA. De asemenea, aceștia ar reduce finanțarea NASA disponibilă pentru cercetare, eliminând subvențiile care ar putea plăti oamenilor de știință pentru a analiza datele existente stocate în Arhiva New Horizons sau observații telescopice pentru a se întreține la Pluto de departe.
Casa Albă menține finanțare pentru misiuni recent lansate precum Europa Clipper și o misiune interesantă numită Dragonfly pentru a trece prin cerul Titanului lunii lui Saturn. În schimb, bugetul propus de administrația Trump, care trebuie să fie încă aprobat de Congres, sugerează o reticență de a finanța noi misiuni care explorează orice dincolo de Lună sau Marte, unde NASA ar concentra eforturile pe explorarea umană și bankroll un sortiment de proiecte comerciale.
Noua navă spațială a NASA, care se află în curs de lansare la Kennedy Space Center, Florida, în septembrie 2005. Credit: NASA
În acest mediu, este dificil să ne imaginăm dezvoltarea unei noi misiuni Pluto pentru a începe oricând în următorii 20 de ani. Chiar dacă Congresul sau o viitoare administrație prezidențială restabilește bugetul științific planetar al NASA, o misiune Pluto nu ar fi aproape de vârful listei de activități a agenției.
Cel mai recent sondaj decadal al Academiilor Naționale a prioritizat eșantionul MARS, un orbiter al Uranus și o misiune Enceladus „Orbilander” în recomandările lor la programul de știință planetar al NASA până la 2032.
Grupul de oameni de știință care au participat la cel mai recent sondaj Decadal – a fost eliberat în 2022 – a determinat că o a doua misiune la Pluto nu a merit un raport de evaluare a riscurilor și a costurilor, ceea ce înseamnă că nu a fost nici măcar preocupat pentru luarea în considerare ca prioritate științifică pentru NASA.
Există un consens larg în comunitatea științifică că o misiune de urmărire către Pluto ar trebui să fie un orbitor și nu un al doilea zbor. Noile orizonturi cufundate de Pluton cu o viteză relativă de aproape 31.000 mph (14 kilometri pe secundă), zburând până la 7.550 de mile (12.500 de kilometri).
La această gamă și viteză, cea mai bună cameră a navei spațiale a fost suficient de aproape pentru a rezolva ceva de dimensiunea unui teren de fotbal mai puțin de o oră. Pluto era acolo, apoi a dispărut. Noile orizonturi au văzut doar jumătate din Pluto la o rezoluție decentă, dar ceea ce a văzut a dezvăluit o foaie în formă de inimă de azot congelat și metan cu munți împrăștiați de gheață de apă, plutind pe ceea ce oamenii de știință cred că este probabil un ocean îngropat cu apă lichidă.
Pluton trebuie să adăpostească o primăvară de căldură internă pentru a nu se îngheța solid, lucru pe care cercetătorii nu l -au anticipat înainte de sosirea noilor orizonturi.
New Horizons l -a dezvăluit pe Pluto ca pe o lume misterioasă, cu munți înghețați și câmpii foarte netede. Credit: NASA
Deci, cum este oceanul Pluton? Cât de groase sunt foile de gheață ale lui Pluto? Mai sunt încă activi dintre suspiciile criovolcanilor din Pluto și mai active astăzi? Și, ce secrete sunt ascunse pe cealaltă jumătate a Plutonului?
La aceste întrebări, și multe altele, ar putea răspunde de un orbiter. Unii dintre oamenii de știință care au lucrat la New Horizons au dezvoltat un contur pentru o misiune conceptuală de a -l orbita pe Pluton. Această misiune, numită Persefone pentru soția lui Pluton în mitologia clasică, nu a fost supusă NASA ca o adevărată propunere, dar merită să ilustrezi dificultățile de a ajunge nu doar la Pluto, ci de a manevra pe orbita din jurul unei planete pitice până acum de Pământ.
Nuclear este răspunsul
Schița inițială pentru Persefone lansată în 2020 A cerut o lansare în 2031 pe racheta Sistemului de lansare spațială NASA, cu o etapă adăugată de kick Centaur. Din nou, aceasta nu este o cronologie realistă pentru o misiune atât de ambițioasă, iar racheta selectată pentru acest concept nu există. Dar dacă presupuneți că Persefone s-ar putea lansa pe o rachetă SLS super-ridicată în 2031, ar fi nevoie de mai mult de 27 de ani ca nava spațială să ajungă la Pluto înainte de a aluneca pe orbită în 2058.
Un alt studiu conceptual condus de Alan Stern, de asemenea, principalul investigator al misiunii New Horizons, arată cum un viitor orbiter Pluto ar putea ajunge la destinația sa până la sfârșitul anilor 2050, presupunând o lansare pe o rachetă SLS în jurul anului 2030. Conceptul lui Stern, numit standardul de aurar rezerva suficient propulsor pentru a părăsi Pluton și a continua să zboare cu un alt obiect mai îndepărtat.
Persefone și Gold Standard presupun că o navă spațială legată de pluto poate obține un impuls gravitațional de la Jupiter. Dar Jupiter se deplasează din aliniere din 2032 până la începutul anilor 2040, adăugând un deceniu sau mai mult la timpul de călătorie pentru orice misiune care părăsește Pământul în acei ani.
A fost nevoie de nouă ani pentru ca noile orizonturi să facă călătoria de pe Pământ la Pluton, dar nava spațială a fost semnificativ mai mică decât ar trebui să fie un orbiter. Acest lucru se datorează faptului că un orbiter trebuie să poarte suficientă putere și combustibil pentru a încetini abordarea lui Pluto, permițând gravitației slabe a planetei pitice să o capteze pe orbită. O navă spațială care călătorește prea repede, fără suficient combustibil, ar face zoom pe lângă Pluton la fel ca noi orizonturi.
Conceptul Persefone ar folosi cinci generatoare de energie nucleară de radioizotopi și propulsoare electrice convenționale, punându -l la îndemâna tehnologiei existente. O carte albă 2020 autorizată de John Casaniun manager de proiect de multă vreme la laboratorul de propulsie Jet care a murit luna trecută, a arătat promisiunea pe termen lung de propulsie electrică nucleară de generație următoare.
Un reactor nuclear relativ modest de 10 kilowati la energia electrică ar reduce timpul de zbor la Pluto cu 25 până la 30 la sută, oferind totodată suficientă energie electrică pentru a alimenta un emițător radio pentru a trimite date științifice înapoi pe Pământ, de patru ori mai rapid, potrivit raportului de studiu al misiunii pe conceptul Persefone.
Cu toate acestea, tehnologiile de propulsie electrică nucleară sunt încă la începutul fazei de dezvoltare, iar propunerea bugetară a lui Trump elimină, de asemenea, orice finanțare pentru cercetarea rachetelor nucleare.
Un concept pentru un sistem de propulsie electrică nucleară pentru a alimenta o navă spațială către sistemul solar exterior. Credit: NASA/JPL-CALTECH
O rachetă precum Starship -ul SpaceX ar putea fi în cele din urmă capabilă să accelereze o sondă în sistemul solar exterior, dar studiile detaliate ale potențialului Starship pentru o misiune Pluto nu au fost încă publicate. O sondă Pluto lansată de stele ar avea propriile provocări unice și nu este clar dacă ar avea avantaje față de propulsia electrică nucleară.
Cât ar costa toate acestea? În acest moment este cineva. Oamenii de știință au estimat că conceptul Persefone ar costa 3 miliarde de dolari, excluzând costurile de lansare, ceea ce ar putea costa 1 miliard de dolari sau mai mult dacă o misiune Pluto necesită o soluție de lansare personalizată. Dezvoltarea unui sistem de propulsie electrică nucleară ar costa aproape sigur și miliarde de dolari.
Toate acestea sugerează că s -ar putea să treacă 50 de ani sau mai mulți între prima și a doua explorare a lui Pluto. Acest lucru este în conformitate cu intervalul de timp dintre primele flybys ale lui Uranus și Neptun de către navele spațiale Voyager din NASA în 1986 și 1989 și cea mai timpurie posibilă cronologie pentru o misiune de a revizui acești doi giganți de gheață.
Așadar, nu este o surpriză oamenii de știință se adună pentru o lungă așteptare – și poate asumă un interes reînnoit pentru propriile speranțe de viață – până când primesc o a doua privire asupra uneia dintre cele mai seducătoare lumi din sistemul nostru solar.
Stephen Clark este un reporter spațial la ARS Technica, care acoperă companii spațiale private și agențiile spațiale din lume. Ștefan scrie despre nexusul tehnologiei, științei, politicii și afacerilor de pe planetă și în afara planetei.
