تنظر وكالة ناسا الآن في مهمة بلوتو المدارية

Send

علمتنا مهمة New Horizons التابعة لناسا الكثير عن بلوتو ، الكوكب القزم الجليدي. لكن المركبة الفضائية تجاوزت بلوتو بسرعة كبيرة ، لم نحصل إلا على صور عالية الدقة من جانب واحد من الكوكب ، ما يسمى "جانب اللقاء". أعطتنا نيو هورايزونز قفزة كبيرة في الفهم ، ولكنها بطريقة ما ، طرحت أسئلة أكثر مما أجابت.

من الواضح أن الخطوة التالية هي مركبة فضاء ، والآن بدأت ناسا تنظر بجدية في واحدة.

منحت وكالة ناسا معهد أبحاث الجنوب الغربي (SwRI) التمويل لبدء تطوير الفكرة. تم تكليف SwRI بالتحقيق في "السمات المهمة ، والجدوى ، والتكلفة لمهمة مستقبلية محتملة لـ Pluto."

إنه بعيد عن شيء مؤكد. هذه الدراسة هي واحدة من 10 دراسات تمت الموافقة عليها من قبل وكالة ناسا قبل إجراء المسح العقدي القادم لعلوم الكواكب. ستضع الدراسة متطلبات التصميم للمركب وحمولته ، وتقوم ببعض تقديرات التكلفة الأولية ، وتقيم مخاطر التقنيات الجديدة اللازمة للمهمة. سيتم تسليم نتائج هذه الدراسة إلى دراسة العقد الكوكبية للأكاديمية الوطنية التي تبدأ في عام 2020.

قامت نيو هورايزونز بزيارة بلوتو قبل التوجه إلى عمق حزام كويبر وزيارة 2014 MU69 ، وهو كائن حزام كويبر (KBO) المعروف أيضًا باسم Ultima Thule. قد تقوم المركبة الفضائية بزيارة KBO ثالث. سيتبع Pluto Orbiter المقترح مسارًا مشابهًا.

وقالت الدكتورة كارلي هاويت من SwRI ، التي تقود الجهود: "نحن متحمسون لإتاحة هذه الفرصة لإبلاغ مداولات المسح العقدي مع هذه الدراسة". "إن مفهوم مهمتنا هو إرسال مركبة فضائية واحدة إلى مدار بلوتو لمدة عامين على الأرض قبل أن تنفصل لزيارة KBO واحد على الأقل وكوكب قزم KBO آخر."

لقد وضع العمل السابق الذي قامت به SwRI في مدارات بلوتو الأساس لهذه الدراسة. في عام 2018 ، استخدمت SwRI أموالها البحثية الخاصة بها لتطوير فكرة جولة مدارية يمكن أن تحقق في بلوتو ثم تتوجه إلى حزام كويبر.

"... من الممكن استخدام مساعدة الجاذبية من أكبر قمر بلوتو ، شارون ، للهروب من مدار بلوتو والعودة إلى حزام كويبر ..."
د. آلان ستيرن ، معهد أبحاث الجنوب الغربي

قال الدكتور ألان ستيرن ، الباحث الرئيسي في SwRI ، "في دراسة ممولة من SWRI قبل هذه الدراسة الجديدة الممولة من وكالة ناسا ، قمنا بتطوير جولة مدارية لنظام بلوتو ، تظهر أن المهمة كانت ممكنة مع مركبات الإطلاق ذات القدرات المخططة وأنظمة الدفع الكهربائية القائمة". لبعثة نيو هورايزونز بالإضافة إلى الدراسة الممولة من SWRI. "أظهرنا أيضًا أنه من الممكن استخدام مساعدة الجاذبية من أكبر قمر بلوتو ، تشارون ، للهروب من مدار بلوتو والعودة إلى حزام كويبر لاستكشاف المزيد من KBOs مثل MU69 وكوكب قزم واحد آخر على الأقل للمقارنة مع بلوتو. "

العقبة الرئيسية في مهمة المدار إلى بلوتو هي الدافع. يتطلب الأمر الكثير من الوقود الدافع للدوران حول بلوتو ودراسة أقماره وغلافه الجوي وتفاعلاته مع الرياح الشمسية وجوانب أخرى من نظام بلوتو. لكن دراسة 2018 أظهرت أن مدارات بلوتو يمكن أن تستخدم مساعدة الجاذبية من القمر الصناعي بلوتو تشارون لدراسة بلوتو لعدة سنوات ، ويمكن أن تستخدم مساعدة الجاذبية نفسها للتوجه إلى عمق حزام كويبر. هذا مشابه لكيفية استخدام مهمة كاسيني لقمر زحل الكبير تيتان.

قال ستيرن عن دراسة 2018: "هذا أمرٌ رائد". "في السابق ، اعتقدت وكالة ناسا ومجتمع علوم الكواكب أن الخطوة التالية في استكشاف حزام كويبر ستكون الاختيار بين" التعمق في دراسة بلوتو وأقماره أو "التوسيع" من خلال فحص أجسام حزام كويبر الأصغر وكوكب قزم آخر مقارنة بلوتو. ناقش مجتمع علوم الكواكب الخطوة التالية الصحيحة. تظهر دراساتنا أنه يمكنك القيام بكلا الأمرين في مهمة واحدة: إنها تغير قواعد اللعبة ".

سمحت خطة 2018 أيضًا بمقابلة وثيقة مع Charon ، أكبر قمر صناعي بلوتو ، بالإضافة إلى رحلات طيران أخرى على سطح القمر.

تيفاني فينلي رائد برامج في قسم علوم وهندسة الفضاء في SwRI. قال فينلي: "هذه الجولة أبعد ما تكون عن التحسين ، لكنها قادرة على صنع خمسة أو أكثر من التحليق الطائر في كل من أقمار بلوتو الأربعة الصغيرة ، أثناء فحص مناطق بلوتو القطبية والاستوائية باستخدام تغييرات الطائرة". وقالت: "تسمح الخطة أيضًا بمقابلة وثيقة وشديدة مع Charon قبل أن تغوص في جو بلوتو لأخذ العينات قبل أن تستخدم المركبة Charon مرة أخيرة للهروب إلى حزام Kuiper للقيام بمهام جديدة".

أظهرت دراسة 2018 أيضًا أن Pluto Orbiter يمكن أن يستخدم نفس نظام دفع أيون الزينون مثل مهمة Dawn للسفر إلى أجسام حزام Kuiper الأخرى. كما أظهر أن المدار يمكن أن يدخل المدار حول كوكب قزم آخر في حزام كويبر.

"من كان يظن أن مهمة واحدة باستخدام محركات الدفع الكهربائية المتاحة بالفعل يمكن أن تفعل كل هذا؟" قال ستيرن عن دراسة 2018. "الآن بعد أن أظهر فريقنا أن مجتمع علوم الكواكب ليس مضطرًا للاختيار بين مدارات بلوتو أو الأجسام الطائرة في أجسام أخرى في حزام كويبر ، ولكن يمكن أن يكون كلاهما ، أسمي هذه المهمة المشتركة" المعيار الذهبي "لبلوتو المستقبلي واستكشاف حزام كويبر ".

هناك العديد من العوائق التي يحتاجها Pluto Orbiter للتعامل معها. الأول هو اتصال البيانات. كان لدى New Horizons فقط 16 جيجابايت من تخزين البيانات واستغرق 16 شهرًا لنقل جميع بياناتها من طيران بلوتو إلى الأرض. من الواضح أن هذا لن يعمل مع مركبة فضاء. إنها مسألة بسيطة لزيادة تخزين البيانات ، ولكن هناك حاجة إلى نظام نقل بيانات أكثر قوة.

إنها علامة جيدة على أن وكالة ناسا قررت تمويل دراسة أكثر تفصيلاً في اقتراح بلوتاري أوربتير التابع لشركة SWRI. يتمتع SwRI بسجل حافل في إدارة المهام ، بما في ذلك Juno و New Horizons و IBEX. لقد طوروا أيضًا تقنيات وأدوات لبعثات ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية.

بفضل New Horizons ، نعلم أن بلوتو أكثر تعقيدًا بكثير مما كنا نعتقد. نحن نعلم أن سطح بلوتو أكثر نشاطًا مما كنا نتخيل. نحن نعلم أن بلوتو لديه جو ، ونعتقد أن بلوتو كان لديه سائل على سطحه. قد يحتوي بلوتو أيضًا على محيط تحت سطح الأرض ، وربما يرتبط بقلب بلوتو الذي يُسمى منطقة تومبو.