Voyager 2 həm Uran (R), həm də Neptun (L) tərəfindən uçdu və hər iki dünyanın xüsusiyyətlərini, rənglərini, atmosferini və üzük sistemlərini ortaya qoydu. Hər ikisinin üzükləri, bir çox maraqlı ayı və sadəcə araşdırmağı gözlədiyimiz atmosfer və səth hadisələri var. (NASA / VOYAGER 2)

Etandan soruşun: Uran və ya Neptuna bir Kassini kimi bir Miss göndərə bilərikmi?

NASA-nın Cassini kosmik gəmisi Saturn haqqında təsəvvür etdiyimizdən daha çox şey öyrətdi. Uran və Neptun üçün oxşar bir şey edə bilərikmi?

Günəş sistemində olduğumuz yerdən, güclü yer əsaslı və kosmosa əsaslanan rəsədxanalarımızla uzaq Kainata nəzər salmağımız, əldə edəcəyimizi düşünmədiyimiz fikir və bilik verdi. Planetlərin bir çoxunun bizə öyrətdiyi kimi, əslində uzaq bir yerə səyahət etmək üçün hələ heç bir yer yoxdur. Planetarşünaslığa verdiyimiz bütün qaynaqlara baxmayaraq, yalnız Uran və Neptuna bir missiya göndərdik: Voyager 2, yalnız onlar tərəfindən uçdu. Bu xarici aləmlər üçün bir orbiter missiyası üçün perspektivlərimiz nələrdir? Patreon tərəfdarımız Erik Jensen soruşduğu kimi bilmək istədiyi budur:

Kosmik gəmilərin cazibə qüvvəsi üçün Yupiterdən istifadə edərək Uran ya da Neptuna göndərilə biləcəyi bir pəncərə var. Bunun istifadəsində hansı məhdudiyyətlər var, ancaq “buz nəhəngləri” nin ətrafına orbitə çıxmaq üçün kifayət qədər yavaşlaya bilmək?

Bir nəzər salaq.

Vizual bir yoxlama Yer ölçüsü və Neptun ölçülü aləmlər arasında böyük bir boşluq göstərdiyinə baxmayaraq, həqiqət yalnız Yerdən təxminən 25% daha böyük ola biləcəyiniz və hələ də qayalı ola biləcəyinizdir. Daha böyük bir şey və daha çox bir qaz nəhəngi. Yupiter və Saturnun bu planetlərin təxminən 85% -ni təşkil edən böyük qaz zərfləri olmasına baxmayaraq, Neptun və Uran çox fərqlidir və atmosferlərinin altında böyük, maye okeanlara sahib olmalıdırlar. (AYAQ VƏ PLANİSTİ İnstitutu)

Günəş sistemi mürəkkəbdir - amma şükürlər olsun ki, müntəzəm yerdir. Xarici Günəş Sisteminə, yəni Yupiterdən kənarda olan hər hansı bir planetə çatmağın ən yaxşı yolu, Yupiterin özündən istifadə etməyinizə kömək etməkdir. Fizikada, kiçik bir cisiminiz (kosmik gəmi kimi) kütləvi, stasionar (bir ulduz və ya planet kimi) uçanda, cazibə qüvvəsi sürətini böyük dərəcədə dəyişə bilər, ancaq sürəti eyni qalmalıdır.

Ancaq cazibə cəhətdən vacib olan üçüncü bir obyekt varsa, bu hekayə biraz dəyişir və xarici Günəş Sisteminə çatmaq üçün xüsusilə uyğun bir şəkildə. Günəşə bağlanan bir planet tərəfindən uçan bir kosmik gəmi, planet / Günəş sisteminə oğurlamaq və ya verməkdən imtina edərək sürət qazana bilər və ya itirə bilər. Kütləvi planet əhəmiyyət vermir, amma kosmik aparat trayektoriyasından asılı olaraq bir təkan (və ya yavaşlama) əldə edə bilər.

Bir cazibə qüvvəsi, burada göstərildiyi kimi, bir kosmik gəminin bir cazibə köməyi ilə sürətini necə artırmasıdır. (WIKIMEDIA ZEIMUSU istifadəçisi ilə əlaqə yaradır)

Bu tip manevr bir cazibə qüvvəsi kimi tanınır və həm Voyager 1, həm də Voyager 2-ni Günəş Sistemindən çıxmaqda və daha yaxınlarda Yeni Üfüqlərin Pluton tərəfindən uçması üçün vacib idi. Uran və Neptunun möhtəşəm uzun 84 və 165 il uzun müddətli orbital dövrləri olmasına baxmayaraq, onlara çatmaq üçün vəzifə pəncərələri hər 12 ildən bir təkrarlanır və ya belə olur: hər dəfə Yupiter orbitini tamamlayır.

Yerdən başlanan bir kosmik gəmi, Yupiterin cazibə qüvvəsinə hazırlaşmaq üçün adətən bəzi daxili planetlərdən bir neçə dəfə uçur. Bir planet tərəfindən uçan bir kosmik gəmisi atalar sözləri ilə azmış ola bilər - qravitasiya azmış çəkisi onu artıran bir cazibə qüvvəsi üçün bir sözdür - daha yüksək sürət və enerjiyə. İstəsəydik, uyğunlaşmalar bu gün Neptuna bir missiya başlatmağımız haqlıdır. Uran, daha yaxın olmaq, daha asan olmaq.

NASA'nın bir sıra ağırlıq verdikdən sonra Merkuri ətrafında müvəffəqiyyətli, sabit bir orbitə çıxan Messenger zondu üçün uçuş yolu. Xarici Günəş Sisteminə getmək istəsəniz, helikosentrik sürətinizi çəkmək əvəzinə çəkmək üçün istifadə etməyinizdənsə, hekayə oxşardır. (NASA / JHUAPL)

On il əvvəl Argo missiyası təklif edildi: Yupiter, Saturn, Neptun və Kuiper kəmər obyektləri ilə 2015-ci ildən 2019-cu ilədək davam edəcək bir pəncərə ilə uçmaq olar. Lakin uçuş tapşırıqları asandır, çünki sizdə yoxdur kosmik gəmini yavaşlatmaq. Dünyanın birinə orbitə çıxartmaq daha çətindir, eyni zamanda daha faydalıdır.

Bir keçid əvəzinə, bir orbiter uzun müddət ərzində bir neçə dəfə bütün dünyanı əhatə edə bilər. Bir dünya atmosferindəki dəyişiklikləri görə bilərsiniz və insan gözünə görünməyən geniş dalğa uzunluqlarında davamlı olaraq araşdıra bilərsiniz. Heç vaxt gözləmədiyiniz yeni aylar, yeni halqalar və yeni hadisələr tapa bilərsiniz. Hətta planetə və ya onun aylarından birinə bir lander və ya zond göndərə bilərsiniz. Bütün bunlar və daha çox Saturn yaxınlarda tamamlanan Cassini missiyası ilə baş verdi.

Cassini geniş açılı kamera ilə çəkilən Saturnun şimal qütbünün 2012 (L) və 2016 (R) şəkli. Rəng fərqi, birbaşa fotokimyəvi dəyişikliklər səbəb olduğu Saturn atmosferinin kimyəvi tərkibindəki dəyişikliklərlə əlaqədardır. (NASA / JPL-CALTECH / SPACE ELM INSTITUTU)

Cassini, Saturn'un fiziki və atmosfer xüsusiyyətləri haqqında yalnız öyrənmədi, baxmayaraq ki, bu möhtəşəm idi. Yalnız görüntüləmədi və üzüklər haqqında öyrənmədi, baxmayaraq ki, bunu etdi. Ən inanılmazsı budur ki, əvvəllər heç düşünmədiyimiz dəyişiklikləri və keçici hadisələri müşahidə etdik. Saturn, qütbləri ətrafında kimyəvi və rəng dəyişikliklərinə uyğun olan mövsümi dəyişiklikləri sərgilədi. Saturnda böyük bir fırtına meydana gəldi, planeti əhatə etdi və aylarla davam etdi. Saturnun halqalarında sıx şaquli quruluşa sahib olduqları və zamanla dəyişdikləri aşkar edilmişdir; dinamik və statik deyillər və planet və ayın meydana gəlməsi haqqında bizə bir laboratoriya təqdim edirlər. Məlumatlarıyla köhnə problemləri həll etdik və başqalarının arasında Iapetus, Titan və Enceladus ayları haqqında yeni sirrlər kəşf etdik.

8 ay ərzində Günəş Sistemindəki ən böyük fırtına qəzaya uğradı və bütün qaz nəhəng dünyasını əhatə etdi və içərisində 10 ilə 12 Yer arasında uyğunlaşa bildi. (NASA / JPL-CALTECH / SPACE ELM INSTITUTU)

Uran və Neptun üçün də eyni şeyi etmək istəyəcəyimizə şübhə yoxdur. Uran və Neptuna bir çox orbitə göndərmə missiyası təklif edilmiş və missiyanı təqdim etmə prosesində olduqca uzaq vəziyyətə gətirilmişdir, lakin heç biri inşa və ya uçmaq üçün planlaşdırılmamışdır. NASA, ESA, JPL və İngiltərədə hələ də davam edən Uran orbitlərini təklif etdilər, ancaq heç kim gələcəyini bilmir.

İndiyə qədər bu dünyaları yalnız uzaqdan araşdırmışıq. Ancaq bu illərdən bəri hər iki dünyaya çatmaq üçün açılan pəncərələrin eyni anda hizalanacağı gələcək bir missiya üçün çox böyük bir ümid var. 2034-cü ildə konseptual ODINUS missiyası eyni anda həm Uran, həm də Neptuna əkiz orbiter göndərəcəkdir. Missiyanın özü NASA və ESA arasında möhtəşəm, müştərək bir müəssisə olardı.

Hubble tərəfindən kəşf edildiyi Uranın son iki (ən xarici) üzükləri. Voyager 2 uçuşundan Uranın daxili üzüklərində bu qədər quruluş tapdıq, amma bir orbiter bizə daha da çox şey göstərə bilər. (NASA, ESA və M. SHOWALTER (SETI INSTITUTU))

2011-ci ildə NASA-nın planetar elm dekadal tədqiqatına təklif edilən əsas, flaqman sinif missiyalarından biri Uran zondu və orbiter idi. Bu missiya Mars 2020 rover və Europa Clipper orbiterindən sonra üçüncü sırada yer aldı. Bir Uran zond və orbiter 2020-ci ildə hər il 21 günlük bir pəncərə ilə başlaya bilər: Yer, Yupiter və Uran optimal vəziyyətlərə çatdıqda. Orbiterdə Uranın, halqaların və ayların müxtəlif xüsusiyyətlərini təsvir və ölçmək üçün hazırlanmış üç ayrı alət olardı. Uran və Neptun atmosferlərinin altında böyük bir maye okeanlara sahib olmalıdırlar və bir orbit müəyyən bir şəkildə onu kəşf etməlidir. Atmosfer zondu bulud yaradan molekulları, istilik paylanmasını və küləyin sürətinin dərinliklə necə dəyişdiyini ölçəcəkdir.

ESA-nın NASA ilə ortaq bir müəssisə olaraq təklif etdiyi ODINUS missiyası, həm Neptunu, həm də Uranı əkiz bir dəst orbit ilə araşdıracaqdır. (ODINUS TEAM - MART / ODINUS.IAPS.INAF.IT)

ESA'nın Kosmik Görmə proqramı tərəfindən təklif edilən Neptuniya və Uran Sistemləri (ODINUS) missiyasının mənşəyi, dinamikası və interyeri daha da irəli gedir: bu konsepsiyanı birini Neptuna, birini də Urana göndərəcək iki əkiz orbitə yaymaq. 2034-cü ildə Yer, Yupiter, Uran və Neptunun hamısının düzgün bir şəkildə düzəldildiyi bir pəncərə, ikisini eyni anda göndərə bilər.

Flyby missiyaları ilk qarşılaşmalar üçün əladır, çünki yaxın bir dünya görməklə bir şey haqqında çox şey öyrənə bilərsiniz. Həm də əla olduqları üçün çox hədəfə çata bildikləri halda, orbitlər orbitə çıxmaq üçün seçdikləri hər hansı bir dünyaya bağlıdırlar. Nəhayət, orbiterlər yanıqları yandırmaq, yavaşlatmaq və sabit bir orbitə girmək üçün bir missiyanı daha baha etmək üçün yanacaq gətirməlidirlər. Ancaq bir planetin ətrafında uzun müddət qalmağınızdan əldə etdiyiniz elm, bunu iddia etməkdən daha çox mübahisə edərdim.

Bir dünyanı orbit etdikdə, onu hər tərəfdən, halqalarını, aylarını və zamanla necə davrandıqlarını görə bilərsiniz. Məsələn, Cassini sayəsində, tutulan asteroid Phoebe-dən yaranan yeni bir halqanın mövcudluğunu və əsrarəngiz Ay İapetasının yalnız yarısının qaralmasında rolunu kəşf etdik. (NASA / CASSINI ŞƏKƏRLƏRİNDƏN SİMİSSONİYA HAVA VƏ Kosmos)

Bu kimi bir missiyada mövcud məhdudiyyətlər texniki nailiyyətlərdən irəli gəlmir; Bu gün bunu etmək üçün texnologiya mövcuddur. Çətinliklər:

  • Siyasi: NASA-nın büdcəsi məhdud və məhdud olduğu üçün mənbələri bütün cəmiyyətə xidmət etməlidir,
  • Fiziki: NASA'nın yeni ağır qaldırıcı vasitəsi, SLS'nin boşaldılmış versiyası ilə birlikdə yalnız xarici günəş sisteminə məhdud miqdarda kütlə göndərə bilərik və
  • Praktik: Günəşdən inanılmaz məsafələrdə günəş panelləri etməyəcəkdir. Bu uzaq bir kosmik gəmini gücləndirmək üçün radioaktiv mənbələrə ehtiyacımız var və bu işi yerinə yetirməyə kifayət edə bilməyəcəyik.

Sonuncusu, hər şey uyğunlaşsa belə, satıcı ola bilər.

Öz istiliyindən parlayan Plutonium-238 oksidi pellet. Ayrıca nüvə reaksiyalarının məhsulu olaraq istehsal olunan Pu-238, Mars Curiosity Rover-dən ultra uzaq Voyager kosmik gəmisinə qədər dərin kosmik nəqliyyat vasitələrini gücləndirmək üçün istifadə olunan radionukliddir. (ABŞ ENERJİ BÖLMƏSİ)

Plutonium-238 nüvə materialının emalında yaradılan bir izotopdur və onun əksər mağazalarında nüvə silahı hazırladığımız və yığdığımız bir dövrdən yaranır. Onun radioizotop termoelektrik generatoru (RTG) kimi istifadəsi Ay, Mars, Yupiter, Saturn, Pluto və Pioneer və Voyager kosmik aparatları da daxil olmaqla dərin kosmik zondların vuruşları üçün möhtəşəm olmuşdur.

Lakin biz 1988-ci ildə istehsal etməyi dayandırdıq və Rusiyadan almaq variantlarımız azaldı, çünki onlar da istehsal etməyi dayandırdılar. Oak Silsiləsi Milli Laboratoriyasında yeni Pu-238 hazırlamaq üçün son səylər, 2015-ci ilin sonuna qədər təxminən 2 unsiya istehsal etməyə başladı. Oradakı davam edən inkişaf, Ontario Elektrik İstehsalı ilə birlikdə 2030-cu illərə qədər bir missiyanı gücləndirə bilər. .

Ən yüksək həssaslıqla Neptunun tam ring sistemini göstərən Voyager 2-dən geniş bucaqlı kameranın aydın süzgəcindən əldə edilən iki 591 s-lik ekspozisiyanın bir-birinə dikilməsi. Uran və Neptunun oxşarlıqları çoxdur, lakin xüsusi bir missiya misli görünməmiş fərqləri də aşkar edə bilər. (NASA / JPL)

Bir planetlə qarşılaşdığınız müddətdə nə qədər sürətli hərəkət etsəniz, yavaşlatmaq və özünüzü orbitə daxil etmək üçün kosmik gəminizə daha çox yanacaq əlavə etməlisiniz. Pluton üçün bir missiya üçün heç bir şans yox idi; Yeni Üfüqlər çox kiçik idi və sürəti çox böyük idi, üstəgəl Plutonun kütləsi orbital yerləşdirməyə cəhd etmək üçün olduqca azdır. Lakin Neptun və Uran üçün, xüsusən də Yupiterdən və bəlkə də Saturndan cazibə yardımlarını seçsək, bu mümkün ola bilər. Yalnız Uran üçün getmək istəyiriksə, 2020-ci illər ərzində hər il işə sala bilərik. Ancaq əgər etdiyimiz hər ikisi üçün getmək istəsək, 2034-cü il getmək ilidir! Neptun və Uran kütləsi, temperaturu və məsafəsi baxımından bizə bənzər görünə bilər, lakin həqiqətən Yer Veneradan fərqli ola bilər. Bunu tapmaq üçün yalnız bir yol var. Bir az şans və çox sərmayə və zəhmətlə ömrümüz boyu öyrənə bilərik.

Gmail dot com-da startwithabang üçün etik suallarınızı göndərin!

(Qeyd: soruşduğu üçün Patreon tərəfdarı Erik Jensenə təşəkkür edirəm!)

A Bang ilə başlayır, indi Forbes’də və Patreon tərəfdarlarımız sayəsində Orta hesabla yenidən nəşr olunur. Ethan, Galaxy'dan kənar və Treknology adlı iki kitabın müəllifidir: Tricorders'dan Warp Drive'a qədər Star Trek Elmi.