Om 30 år kan et kjernefysisk drevet romutforskningsoppdrag til Neptune og månene begynne å avsløre noen av solsystemets mest unnvikende hemmeligheter om dannelsen av planetene - og nylig oppdagede de som utviklet seg rundt andre stjerner.
Denne fremtidsvisjonen er i fokus for en 12-måneders planleggingsstudie utført av et mangfoldig team av eksperter ledet av Boeing Satellite Systems og finansiert av NASA. Det er en av 15 “Vision Mission” -studier som skal utvikle konsepter i USAs langsiktige romutforskningsplaner. Neptune-teammedlem og radioforsker professor Paul Steffes fra Georgia Institute of Technology's School of Electrical and Computer Engineering kaller oppdraget "det ypperste innen utforskning av dype rom."
NASA har fløyet omfattende oppdrag til Jupiter og Saturn, referert til som "gassgigantene" fordi de hovedsakelig består av hydrogen og helium. Innen 2012 vil disse undersøkelsene ha gitt betydelig informasjon om de kjemiske og fysiske egenskapene til disse planetene. Mindre er kjent om Neptun og Uranus - "isgigantene."
"Fordi de er lenger ute, representerer Neptune og Uranus noe som inneholder mer av originalen - for å bruke en" Carl Saganism "-" solstikk "eller tåken som kondenseres til å danne planeter," sa Steffes. “Neptune er en rawer planet. Det er mindre påvirket av nær sol-materialer, og det har hatt færre kollisjoner med kometer og asteroider. Det er mer representativt for det eldste solsystemet enn Jupiter eller Saturn. "
Fordi Neptun er så kald, er strukturen annerledes enn Jupiter og Saturn. Et oppdrag for å undersøke opprinnelsen og strukturen til Neptune - forventet å starte mellom 2016 og 2018 og ankomme rundt 2035 - vil øke forskernes forståelse av mangfoldig planetdannelse i vårt solsystem og i andre, bemerket Steffes.
Misjonsgruppen er også interessert i å utforske Neptuns måner, spesielt Triton, som planetforskere mener å være et Kuiper-belteobjekt. Slike isballer er mikroplaneter som kan være opptil 1000 kilometer i diameter og finnes generelt i de ytterste regionene av solsystemet vårt. Basert på hittil studier, mener forskere at Triton ikke ble dannet av Neptune-materialer, som de fleste måner som kretser rundt planeter i solsystemet vårt. I stedet er Triton sannsynligvis et Kuiper-belteobjekt som tilfeldigvis ble trukket inn i Neptuns bane.
"Triton ble dannet langt ut i verdensrommet," sa Steffes. “Det er ikke engang en nær slektning av Neptun. Det er et adoptert barn? Vi tror Kuiper-belteobjekter som Triton var nøkkelen til utviklingen av solsystemet vårt, så det er stor interesse for å besøke Triton. "
Selv om de står overfor en rekke tekniske utfordringer - inkludert design for inngangssonde og telekommunikasjon og utvikling av vitenskapelig instrument - har teamet til Neptune Vision Mission utviklet en innledende plan. Teammedlemmer, inkludert Steffes, har presentert det i høst på en rekke vitenskapelige møter for å oppmuntre til tilbakemelding fra andre eksperter. 17. desember presenterer de det igjen på årsmøtet i American Geophysical Union. Deres endelige anbefalinger skyldes NASA i juli 2005.
Planen er basert på tilgjengeligheten av kjernelektrisk fremdriftsteknologi under utvikling i NASAs Project Prometheus. En tradisjonell kjemisk rakett ville skyte romfartøyet ut av jordens bane. Da ville et elektrisk fremdriftssystem drevet av en liten kjernefysisjonsreaktor - en modifisert ubåttype-teknologi - drive romfartøyet til sitt dypt romsmål. Fremdriftssystemet ville generere skyvekraft ved å utvise elektrisk ladede partikler kalt ioner fra motorene.
På grunn av den store vitenskapelige nyttelasten som et nukle-elektrisk fremdrevet romfartøy kan bære og drive, har Neptune-oppdraget store løfter om vitenskapelig oppdagelse, sa Steffes.
Oppdraget vil ansette elektriske og optiske sensorer ombord orbiter og tre sonder for å oppfatte naturen i Neptuns atmosfære, sa Steffes, en ekspert på fjernradiosensering av planetariske atmosfærer. Spesielt vil oppdraget samle inn data om Neptunes atmosfæriske elementforhold relativt til hydrogen og viktige isotopforhold, samt planetens tyngdekraft og magnetiske felt. Den vil undersøke global atmosfærisk sirkulasjonsdynamikk, meteorologi og kjemi. På Triton vil to landere samle atmosfærisk og geokjemisk informasjon i nærheten av geysirer på overflaten.
Misjonens tre inngangsonder vil bli droppet ned i Neptuns atmosfære på tre forskjellige breddegrader - ekvatorialsonen, en mellomvidde og en polar region. Oppdragsdesignere står overfor utfordringen med å overføre data fra sonderne gjennom Neptuns radiobølgende suksess. Steffes laboratorium ved Georgia Tech har utført omfattende undersøkelser og fått en grundig forståelse av hvordan man takler dette problemet, bemerket han.
Misjonsgruppen diskuterer fortsatt hvor dypt probene skal settes ut i Neptuns atmosfære for å få meningsfulle vitenskapelige data. "Hvis vi velger en lav nok frekvens av radiosignaler, kan vi gå ned til 500 til 1.000 jordatmosfærer, som er 7500 kilo trykk per kvadrat tomme (PSI)," forklarte Steffes. "Det presset ligner det en ubåt opplever i det dype hav."
Imidlertid vil den dybden sannsynligvis ikke være påkrevd, i følge misjonsteamets atmosfæriske modellerere, sa Steffes. Probene vil kunne få mest mulig informasjon på bare 100 jordatmosfærer, eller 1500 PSI.
Originalkilde: Georgia Tech News Release
