Voyager 2 გაფრინდა როგორც ურანოს (R) და ნეპტუნის (L) მიერ და გამოავლინა ორივე სამყაროს თვისებები, ფერები, ატმოსფერო და ბეჭედი სისტემა. მათ ორივეს აქვთ ბეჭდები, ბევრი საინტერესო მთვარე და ატმოსფერული და ზედაპირული ფენომენები, რომელთა გამოსაკვლევად ჩვენ მხოლოდ ველოდებით. (NASA / VOYAGER 2)

ჰკითხეთ ეთანს: შეგვიძლია გამოვიგზავნოთ კასინის მსგავსი მისია ურანს ან ნეპტუნს?

ნასას კასინის კოსმოსურმა ხომალდმა იმაზე მეტი გვასწავლა, ვიდრე ოდესმე წარმოიდგენდა სატურნის შესახებ. შეგვიძლია მოვიქცეთ მსგავსი რამ ურანისა და ნეპტუნისთვის?

საიდანაც ჩვენ მზის სისტემაში ვართ, შორეულ სამყაროს გადავხედეთ ჩვენს ძლიერ დაქვემდებარებულ და კოსმოსურზე დაფუძნებულ ობსერვატორიებს, მოგვცა შეხედულებები და ცოდნა, ბევრმა ჩვენგანმა არასდროს იფიქრა, რომ მივაღწიეთ. მაგრამ ჯერ კიდევ არ არსებობს შემცვლელი შორეულ ადგილზე მოგზაურობისთვის, რადგან გვასწავლიდნენ მრავალი პლანეტის მიძღვნილ მისიებს. მიუხედავად ყველა რესურსისა, რომელსაც ჩვენ პლანეტარული მეცნიერებისთვის მივუძღვენით, ჩვენ ოდესმე მხოლოდ ერთი მისია გამოგვიგზავნეს ურანსა და ნეპტუნში: ვოიაჯერ 2, რომელიც მხოლოდ მათ მიერ გაფრინდა. რა პერსპექტივები გვაქვს ამ გარე სამყაროში ორბიტორული მისიისთვის? ეს არის ის, რაც ჩვენი პატრიონის მომხრე ერიკ ჯენსენს სურს, რადგან ის ითხოვს:

არსებობს ფანჯარა, როდესაც კოსმოსური ხომალდის გაგზავნა შეიძლება ურანში ან ნეპტუნში იუპიტერის გამოყენებით გრავიტაციული გაძლიერებისთვის. რა შეზღუდვებია ამის გამოყენებაში, მაგრამ საკმარისად ნელი შესანარჩუნებლად „ყინულის გიგანტების“ გარშემო ორბიტაზე შესვლისთვის?

მოდით შევხედოთ.

ვიზუალური შემოწმების შედეგად დედამიწის ზომასა და ნეპტუნის ზომის სამყაროებს შორის დიდი უფსკრულია, რეალობა იმაში მდგომარეობს, რომ დედამიწაზე მხოლოდ 25% -ით მეტი შეიძლება იყოს და მაინც კლდოვანი. არაფერი უფრო დიდი, და შენ უფრო მეტად გაზის გიგანტი ხარ. მიუხედავად იმისა, რომ იუპიტერსა და სატურნს უზარმაზარი გაზის კონვერტები აქვთ, რომელთა შემადგენლობაში შედიან ამ პლანეტების დაახლოებით 85%, ნეპტუნი და ურანი ძალიან განსხვავებულია და მათ ატმოსფეროს ქვეშ დიდი და თხევადი ოკეანეები უნდა ჰქონდეთ. (მთვარის და პლანეტარული ინსტიტუტი)

მზის სისტემა რთული, მაგრამ, საბედნიეროდ, რეგულარულია. გარეთა მზის სისტემაში მისასვლელად საუკეთესო გზაა, ანუ, იუპიტერის მიღმა ნებისმიერი პლანეტა არის იუპიტერის გამოყენება, რათა დაგეხმაროთ იქ. ფიზიკაში, როდესაც თქვენ გაქვთ პატარა ობიექტი (კოსმოსური ხომალდის მსგავსი) მასიურად, სტაციონარულით (ფრენის ან პლანეტის მსგავსად) ფრენით, გრავიტაციულ ძალას შეუძლია შეცვალოს მისი სიჩქარე საოცრად, მაგრამ მისი სიჩქარე იგივე უნდა დარჩეს.

თუ არსებობს მესამე ობიექტი, რომელიც გრავიტაციულად მნიშვნელოვანია, ეს ისტორია ოდნავ იცვლება, და ის განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია გარე მზის სისტემაში მისასვლელად. კოსმოსური ხომალდი, რომელიც, მაგალითად, პლანეტაზე დაფრინავს, შეუძლია დააგდეს ან დაკარგოს სიჩქარე პლანეტის / მზის სისტემისკენ მიმავალი იმპულსით. მასიური პლანეტას არ აქვს მნიშვნელობა, მაგრამ კოსმოსურ ხომალდს შეუძლია მიიღოს გამაძლიერებელი (ან შენელება) მისი ტრაექტორიიდან გამომდინარე.

გრავიტაციული სლინგი, როგორც ეს ნაჩვენებია, თუ როგორ შეუძლია კოსმოსურ ხომალდს გაზარდოს თავისი სიჩქარე გრავიტაციული დახმარების საშუალებით. (ვიკიმედია იყენებს ZEIMUSU- ს)

ამ ტიპის მანევრი ცნობილია როგორც სიმძიმის დახმარება, და ეს აუცილებელი იყო როგორც Voyager 1 და Voyager 2 მზის სისტემაში გამოსვლისა და, ისე ახლახანს, New Horizons– ის პლუტონის ფრენაში მიღებისას. მიუხედავად იმისა, რომ ურანს და ნეპტუნს აქვთ 84 და 165 წლის განმავლობაში შესანიშნავი ორბიტული პერიოდები, შესაბამისად, მისიის ფანჯრები მათთან მისაღებად მეორდება 12 ან წელიწადში ერთხელ: ყოველ ჯერზე იუპიტერი ორბიტას დაასრულებს.

დედამიწიდან დაწყებული კოსმოსური თვითმფრინავი, როგორც წესი, რამდენიმეჯერ დაფრინავს შინაგანი პლანეტების მიერ, იუპიტერისთვის გრანდიოზული დახმარების მოსამზადებლად. პლანეტის მიერ მფრინავ კოსმოსურ ხომალდს შეუძლია proverbally slingshotted - გრავიტაციული slingshot არის სიტყვა სიმძიმის დახმარება, რომელიც მას აძლიერებს - უფრო დიდ სიჩქარეზე და ენერგიებამდე. თუ გვსურდა ეს, სწორია, რომ დღეს შეგვეძლო მისიის წამოწყება ნეპტუნში. ურანი, უფრო ახლოს ყოფნა, კიდევ უფრო ადვილია მისი მოხვედრა.

ნასას ფრენის გზა მესენჯერის გამოძიებისთვის, რომელიც წარმატებით, სტაბილურ ორბიტაზე დაიძრა მერკურიზე, მთელი რიგი გრავიტაციის შემდეგ. სიუჟეტი მსგავსია, თუ გინდათ გარე მზის სისტემაში გადასვლა, გარდა იმისა, რომ გრავიტაციას იყენებთ თქვენს ჰელიოცენტრულ სიჩქარეზე დასამატებლად, ვიდრე მისგან გამოკლება. (NASA / JHUAPL)

ათი წლის წინ შემოთავაზებული იქნა არგოს მისია: ის იფიტერის, სატურნის, ნეპტუნისა და კუიპერის ქამრების ობიექტებს გაფრინდებოდა, რომლის გაშვების ფანჯარა 2015-დან 2019 წლამდე გაგრძელდა. მაგრამ ფრენის მისიები მარტივია, რადგან თქვენ არ გაქვთ კოსმოსური ხომალდის შენელება. ის მსოფლიოს გარშემო ორბიტაზე ჩასმა უფრო რთულია, მაგრამ ასევე ბევრად უფრო დამაჯილდოებელია.

ერთი პასის ნაცვლად, ორბიტორს შეუძლია მთელი მსოფლიოს გაშუქება, მრავალჯერ, მეტი ხნის განმავლობაში. თქვენ შეგიძლიათ იხილოთ ცვლილებები მსოფლიოს ატმოსფეროში და მუდმივად შეისწავლეთ იგი ფართო ტალღოვანი სიგრძეებით ადამიანის თვალისთვის უხილავი. თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ახალი მთვარეები, ახალი რგოლები და ახალი ფენომენები, რომლებიც არასდროს ელოდით. თქვენ შეგიძლიათ მიწის ნაკვეთი ან გამოძიებაც კი გაგზავნოთ პლანეტაზე ან მის ერთ მთვარეზე. ეს ყველაფერი და უკვე მოხდა სატურნის გარშემო ბოლოდროინდელი შესრულებული კასინის მისიით.

სატურნის ჩრდილოეთ ბოძზე 2012 (L) და 2016 (R) სურათი, ორივე კასინის ფართო კუთხის კამერით გადაღებულია. ფერის განსხვავება გამოწვეულია სატურნის ატმოსფეროს ქიმიური შემადგენლობის ცვლილებებით, რაც გამოწვეულია პირდაპირი ფოტოქიმიური ცვლილებებით. (NASA / JPL-CALTECH / SPACE SCIENCE INSTITUTE)

კასინმა მხოლოდ არ შეიტყო სატურნის ფიზიკური და ატმოსფერული თვისებების შესახებ, თუმცა ეს მშვენივრად მოიქცა. მან უბრალოდ გამოსახულება და გაეცნობა ბეჭდების შესახებ, თუმცა ეს ასეც მოხდა. ყველაზე გასაოცარი ის არის, რომ ჩვენ დავაფიქსირეთ ცვლილებები და გარდამავალი მოვლენები, რომელთა წინასწარმეტყველება არასდროს გვქონია. სატურნმა გამოავლინა სეზონური ცვლილებები, რაც შესაბამისობაში იყო ქიმიური და ფერის ცვლილებებით მის ბოძებზე. სატურნზე კოლოსალური ქარიშხალი განვითარდა, რომელიც გარშემორტყმულ იქნა პლანეტაზე და მრავალი თვის განმავლობაში გაგრძელდა. სატურნის რგოლებზე დაფიქსირდა ინტენსიური ვერტიკალური სტრუქტურა და დროთა განმავლობაში იცვლებოდა; ისინი დინამიური და არა სტატიკურია და ლაბორატორიას გვაწვდიან, გვასწავლიან პლანეტასა და მთვარის წარმოქმნის შესახებ. და მისი მონაცემებით, ჩვენ გადავწყვიტეთ ძველი პრობლემები და აღმოვაჩინეთ ახალი საიდუმლოებები მისი მთვარეების შესახებ იეტეტუსის, ტიტანისა და ენკელადის შესახებ.

8 თვის განმავლობაში, მზის სისტემის ყველაზე დიდი ქარიშხალი მძვინვარებდა, რომელიც ალყა შემოერტყა მთელ მსოფლიოში გაზის გიგანტურ სამყაროს და შეეძლო მაქსიმუმ 10-დან 12 დედამიწის მოთავსება. (NASA / JPL-CALTECH / SPACE SCIENCE INSTITUTE)

ეჭვგარეშეა, რომ გვსურს იგივე გავაკეთოთ ურანისა და ნეპტუნისთვის. მრავალი ურბანული მისია ურანსა და ნეპტუნში იქნა შემოთავაზებული და მისი გაკეთება საკმაოდ შორს შეასრულა მისიის წარდგენის პროცესში, მაგრამ სინამდვილეში არც ერთი მათგანი არ არის დაგეგმილი, რომ აშენებულიყო ან ფრენა გაეწია. NASA- ს, ESA- ს, JPL- სა და დიდ ბრიტანეთს შესთავაზეს ურანის ორბიტორები, რომლებიც ჯერ კიდევ იმყოფებიან, მაგრამ არავინ იცის რაში მდგომარეობს მომავალი.

ჯერჯერობით, ჩვენ შორიდან მხოლოდ ამ სამყაროებს ვსწავლობდით. მრავალი წლის შემდეგ, ამ სამომავლო მისიის უზარმაზარი იმედი არსებობს, როდესაც ორივე სამყაროში მისასვლელი ფანჯრები ერთდროულად გაისმის. 2034 წელს, კონცეპტუალური ODINUS მისია გაგზავნის ტყუპ ორბიტებს, როგორც ურანს, ისე ნეპტუნს ერთდროულად. მისია თავად იქნება სანახაობრივი, ერთობლივი საწარმო ნასასა და ESA- ს შორის.

ჰაბლის მიერ აღმოჩენილი ურანის ბოლო ორი (უკიდურესად) რგოლი. Uranus- ის შიდა რგოლებში იმდენი სტრუქტურა აღმოვაჩინეთ Voyager 2 -ის ფრენისგან, მაგრამ ორბიტას კიდევ უფრო მეტი ჩვენება შეუძლია. (NASA, ESA და M. SHOWALTER (SETI INSTITUTE))

2011 წელს ნასას პლანეტარული მეცნიერების დეკადურ გამოკითხვას შემოთავაზებული ერთ-ერთი მთავარი, ფლაგმანური კლასის მისია ურანის ზონდი და ორბიტა წარმოადგენდა. ეს მისია მესამე პრიორიტეტში იყო, მარსი 2020-ის როვერს და Europa Clipper- ის ორბიტაზე ჩამორჩენილი. ურანის გამოძიებასა და ორბიტას შეეძლო გაშვება 2020-იან წლებში, ყოველწლიურად 21 დღის ფანჯრით: როდესაც დედამიწამ, იუპიტერმა და ურანმა მიაღწიეს ოპტიმალურ პოზიციებს. ორბიტორს მას სამი ცალკეული ინსტრუმენტი ექნებოდა, რომელთა მიზანია ურანის, მისი ბეჭდების და მთვარეების სხვადასხვა თვისებების გამოსახვა და გაზომვა. ურანს და ნეპტუნს უნდა ჰქონდეთ უზარმაზარი თხევადი ოკეანეები მათი ატმოსფეროს ქვეშ და ორბიტორს უნდა შეეძლოს ამის გარკვევა. ატმოსფერული ზონდი გაზომავდა ღრუბლის წარმოქმნის მოლეკულებს, სითბოს განაწილებას და როგორ იცვლება ქარის სიჩქარე სიღრმეზე.

ODINUS- ის მისია, რომელიც ESA– მ შეთავაზა, როგორც NASA– სთან ერთობლივი საწარმოს, შეისწავლებს როგორც ნეპტუნს, ისე ურანს, ორბიტის ტყუპი. (ODINUS TEAM - MART / ODINUS.IAPS.INAF.IT)

ESA- ს Cosmic Vision პროგრამის მიერ შემოთავაზებული, ნეპტუნისა და ურანის სისტემების (ODINUS) მისიის წარმოშობა, დინამიკა და ინტერიერები, კიდევ უფრო შორს მიდის: ამ კონცეფციის გაფართოება ორ ტყუპიან ორბიტაზე, რომელიც ერთს გაგზავნიდა ნეპტუნში და ერთი ურანს. 2034 წელს გამოსაშვები ფანჯარა, სადაც დედამიწას, იუპიტერს, ურანს და ნეპტუნს სწორად უერთდებიან, ორივეს ერთდროულად გაგზავნა შეეძლო.

Flyby მისიები შესანიშნავია პირველი შეტაკებების გამო, რადგან ამდენი რამის სწავლა შეგიძლიათ მსოფლიოს შესახებ. ისინი ასევე შესანიშნავია, რადგან მათ შეუძლიათ მიაღწიონ მრავალჯერადი სამიზნეებს, ხოლო ორბიტები შეჩერებულნი არიან იმ სამყაროში, რაზეც ისინი აირჩევენ ორბიტაზე. დაბოლოს, ორბიტორებმა უნდა ჩამოიტანონ საწვავი ბორტზე, რომ შეასრულონ დამწვრობა, შეანელონ და შევიდნენ სტაბილურ ორბიტაზე, რაც მისიას გაცილებით ძვირი გახდება. მაგრამ მეცნიერება, რომელიც მიიღებთ პლანეტის გარშემო დარჩენილ გრძელვადიან პერსპექტივას, მე ვიტყოდი, იმაზე მეტს, ვიდრე მასში მონაწილეობს.

როდესაც სამყაროში ორბიტაზე გიყურებთ, მას ეს ნახავთ ყველა მხრიდან, ასევე მისი რგოლები, მისი მთვარეები და როგორ იქცევიან ისინი დროთა განმავლობაში. მაგალითად, კასინის წყალობით, ჩვენ აღმოვაჩინეთ ახალი რგოლის არსებობა, რომელიც წარმოიშვა დატყვევებული ასტეროიდის ფობიდან და მისი როლი იდუმალი მთვარე იეტეტუსის მხოლოდ ერთი ნახევრის ჩაბნელებაში. (სმიტონის საჰაერო სივრცე და სივრცე, გამოყოფილი NASA / CASSINI სურათები)

მსგავსი მისიის ამჟამინდელი შეზღუდვები ტექნიკური მიღწევებიდან არ გამომდინარეობს; ტექნოლოგია არსებობს ამის გასაკეთებლად დღეს. სირთულეები არის:

  • პოლიტიკური: რადგან ნასას ბიუჯეტი საბოლოო და შეზღუდულია და მისი რესურსები მთელ საზოგადოებას უნდა ემსახურებოდეს,
  • ფიზიკური: რადგანაც ნასას ახალი მძიმე ლიფტის მანქანით, SLS- ის გაუხსნელი ვერსიით, ჩვენ შეგვიძლია მხოლოდ შეზღუდული რაოდენობის მასის გაგზავნა გარე მზის სისტემაში და
  • პრაქტიკული: რადგან მზისგან ამ წარმოუდგენელ დისტანციებზე მზის პანელები არ გააკეთებენ. ჩვენ გვჭირდება რადიოაქტიური წყაროები, რომ შორეულ კოსმოსურ ხომალდს შევქმნათ და შეიძლება, საკმარისი არ ვიყოთ საქმის შესასრულებლად.

ეს უკანასკნელი, თუნდაც ყველაფერი დანარჩენი იყოს, შეიძლება იყოს მოვაჭრე.

Plutonium-238 ოქსიდის გროვა, რომელიც საკუთარი სითბოსგან ანათებს. ასევე დამზადებულია, როგორც ბირთვული რეაქციების შემცველი პროდუქტი, Pu-238 არის რადიონუკლიდი, რომელიც გამოიყენება ღრმა კოსმოსური მანქანების გასაძლიერებლად, Mars Curiosity Rover- დან Ultra- შორეული Voyager კოსმოსური ხომალდით. (აშშ ენერგეტიკის დეპარტამენტი)

Plutonium-238 არის ბირთვული მასალის დამუშავების შედეგად წარმოქმნილი იზოტოპი და მისი მაღაზიების უმეტესი ნაწილი მოდის იმ დროიდან, როდესაც ჩვენ აქტიურად ვქმნით და ინახავდით ბირთვულ იარაღს. მისი გამოყენება, როგორც რადიოიზოტოპის თერმოელექტრული გენერატორი (RTG), შესანიშნავი იყო მისიისათვის მთვარის, მარსის, იუპიტერის, სატურნის, პლუტონის და ღრმა კოსმოსური ზონების შესასრულებლად, მათ შორისაა Pioneer და Voyager კოსმოსური ხომალდები.

მაგრამ ჩვენ შევწყვიტეთ მისი წარმოება 1988 წელს, ხოლო რუსეთიდან მისი შეძენის ვარიანტები შემცირდა, რადგან მათ შეწყვიტეს მისი წარმოებაც. Oak Ridge- ის ეროვნულ ლაბორატორიაში ახალი Pu-238- ის შესაქმნელად ბოლო მცდელობა დაიწყო, 2015 წლის ბოლოს დაახლოებით 2 უნცია გამოიმუშავა. აქ განვითარებულმა განვითარებამ, ისევე როგორც ონტარიოს ელექტროენერგიის გენერაციამ, შეიძლება შექმნას საკმარისი იმისათვის, რომ მოახდინოს მისია 2030-იანი წლებისთვის. .

Voyager 2 – დან ფართო კუთხის კამერის სუფთა ფილტრის საშუალებით მოპოვებული 591 – ე ექსპოზიციის ორი ერთმანეთთან შერწყმა, რომელიც გვიჩვენებს ნეპტუნის სრულ რინგს სისტემას ყველაზე მაღალი მგრძნობელობით. ურანს და ნეპტუნს ბევრი მსგავსება აქვთ, მაგრამ ერთგულ მისიასაც შეუძლია უპრეცედენტო განსხვავებების დადგენა. (NASA / JPL)

რაც უფრო სწრაფად მოძრაობთ პლანეტას, მაშინ უფრო მეტი საწვავი გჭირდებათ თქვენს კოსმოსურ ხომალდზე გადასასვლელად, რომ შეანელოთ და ორბიტაში შეიყვანოთ. პლუტონში მისიისათვის შანსი არ იყო; New Horizons ძალიან მცირე იყო და მისი სიჩქარე ძალიან დიდი იყო, გარდა ამისა, პლუტონის მასა საკმაოდ დაბალია, რომ შეეცადოთ და გააკეთოთ ორბიტალური ჩასმა. ნეპტუნისა და ურანისთვის განსაკუთრებით, თუ იუპიტერიდან და შესაძლოა სატურნიც სწორად ვიყენებთ დახმარებას, ეს შესაძლებელი გახდება. თუ გვსურს წასვლა მხოლოდ ურანისთვის, ჩვენ შეგვეძლო ნებისმიერი წლის დაწყება 2020 წლის განმავლობაში. თუ ჩვენ გვინდა წავიდეთ ორივე მათგანი, რასაც ვაკეთებთ, 2034 წლის გასავლელი წელია! შესაძლოა, ნეპტუნმა და ურანამ ჩვენნაირად გამოიყურებოდეს მასის, ტემპერატურისა და მანძილის თვალსაზრისით, მაგრამ ისინი შეიძლება მართლაც განსხვავებული იყოს, როგორც დედამიწა ვენერასგან. ამის გასარკვევად მხოლოდ ერთი გზა არსებობს. ცოტათი იღბლიანი და ბევრი ინვესტიციით და შრომატევადი შრომით, ჩვენი ცხოვრების პერიოდის გასარკვევად შეიძლება აღმოვჩნდეთ.

გაუგზავნეთ თქვენს კითხვებს Ethan– ს კითხვებზე, რათა დაიწყოთ მოლაპარაკება gmail dot com– ში!

(შენიშვნა: მადლობა პატრიონის მხარდამჭერს ერიკ ჯენსენს, რომ გთხოვთ!)

იწყება Bang- ით ახლა ფორბსზე და გამოქვეყნებულია საშუალოზე მადლობა ჩვენი პატრიონის მომხრეებისთვის. ეთანმა დაწერა ორი წიგნი, Beyond The Galaxy, და Treknology: Science Star Trek– ის მეცნიერება Tricords– დან Warp Drive– მდე.