NASAs New Horizons-oppdrag lærte oss mye om Pluto, isdvergplaneten. Men romskipet slynget seg forbi Pluto så raskt, vi fikk bare bilder med høy oppløsning av den ene siden av planeten, den såkalte "møtesiden." New Horizons ga oss et stort sprang i forståelsen, men på en måte stilte det flere spørsmål enn det svarte.
Det neste trinnet er helt klart en orbiter, og nå begynner NASA å vurdere alvorlig en.
NASA har gitt Southwest Research Institute (SwRI) finansiering for å begynne å utvikle ideen. SwRI har til oppgave å undersøke "de viktige attributtene, gjennomførbarheten og kostnadene ved et mulig fremtidig Pluto orbiter-oppdrag."
Det er langt fra en sikker ting. Denne studien er en av 10 godkjent av NASA i forkant av den neste Planetary Science Decadal Survey. Studien skal utvikle designkrav for en orbiter og dens nyttelast, lage noen foreløpige kostnadsestimater og vurdere risikoer for nye teknologier som er nødvendige for oppdraget. Resultatene fra denne studien vil bli levert til National Academy Planetary Decadal Study som begynner i 2020.
New Horizons besøkte Pluto før de dypet dypere inn i Kuiper Belt og besøkte 2014 MU69, et Kuiper Belt Object (KBO) også kjent som Ultima Thule. Romfartøyet kan til og med besøke en tredje KBO. Den foreslåtte Pluto Orbiter ville følge en lignende vei.
"Vi er glade for å få denne muligheten til å informere overveielsene i dekadiske undersøkelser med denne studien," sa SwRIs Dr. Carly Howett, som leder innsatsen. "Misjonskonseptet vårt er å sende et enkelt romfartøy til bane rundt Pluto i to jordår før vi bryter bort for å besøke minst en KBO og en annen KBO-dvergplanet."
SwRIs tidligere arbeid med en Pluto orbiter la grunnlaget for denne studien. I 2018 brukte SwRI sine egne forskningsfond til å utvikle ideen for en orbital tour som kan undersøke Pluto for deretter å ta turen videre ut i Kuiper Belt.
"... det er mulig å bruke tyngdekraftsassister fra Plutos største måne, Charon, for å unnslippe Pluto bane og gå tilbake i Kuiper Belt ..."
Dr. Alan Stern, Southwest Research Institute
"I en SwRI-finansiert studie som gikk foran denne nye NASA-finansierte studien, utviklet vi en Pluto-system omløpsturné, og viste at oppdraget var mulig med planlagte kapasitetsskytebiler og eksisterende elektriske fremdriftssystemer," sa SwRIs Dr. Alan Stern, hovedetterforsker av New Horizons-oppdraget så vel som den SwRI-finansierte studien. ”Vi viste også at det er mulig å bruke tyngdekraftsassistenter fra Plutos største måne, Charon, for å unnslippe Pluto-bane og å gå tilbake i Kuiper Belt for å utforske flere KBO-er som MU69 og minst en dvergplanet til sammenligning med Pluto. ”
Nøkkelhindringen i et orbiteroppdrag til Pluto er drivmiddel. Det krever mye drivmiddel å gå i bane rundt Pluto og studere månene, atmosfæren, dens solvindinteraksjoner og andre aspekter av Pluto-systemet. Men studien i 2018 viste at en Pluto-orbiter kunne bruke tyngdekraftsassister fra Plutos satellitt Charon for å studere Pluto i flere år, og kunne bruke den samme tyngdekraften for å gå dypere inn i Kuiper Belt. Dette ligner på hvordan Cassini-oppdraget brukte Saturns store måne Titan.
"Dette er banebrytende," sa Stern om studien i 2018. "Tidligere trodde NASA og det planetariske vitenskapssamfunnet at neste trinn i utforskningen av Kuiper Belt ville være å velge mellom å" gå dypt "i studien av Pluto og dets måner eller å" gå bredt "ved å undersøke mindre Kuiper Belt-objekter og en annen dvergplanet for sammenligning med Pluto. Det planetariske vitenskapssamfunnet debatterte som var det rette neste trinn. Studiene våre viser at du kan gjøre begge deler i et enkelt oppdrag: det er en spillveksler. "
2018-planen åpnet også for et nært møte med Charon, Plutos største satellitt, samt andre månefly.
Tiffany Finley er en programvare leder ved SwRIs Space Science and Engineering Division. "Denne turen er langt fra optimalisert, men er likevel i stand til å lage fem eller flere fluebys av hver av Plutos fire små måner, mens vi undersøker Plutos polare og ekvatoriale regioner ved hjelp av flyendringer," sa Finley. "Planen åpner også for et omfattende nært møte med Charon før du dypper ned i Plutos atmosfære for prøvetaking før håndverket bruker Charon en siste gang for å flykte inn i Kuiper Belt for nye oppdrag," sa hun.
Studien fra 2018 viste også at en Pluto Orbiter kunne bruke det samme xenon-ion-fremdriftssystemet som Dawn-oppdraget for å reise til andre Kuiper Belt-objekter. Den viste også at orbiteren kunne gå i bane rundt en annen dvergplanet i Kuiper Belt.
"Hvem hadde trodd at et eneste oppdrag som bruker allerede tilgjengelige elektriske fremdriftsmotorer kunne gjøre alt dette?" Stern sa om studien i 2018. Nå som teamet vårt har vist at det planetariske vitenskapssamfunnet ikke trenger å velge mellom en Pluto-orbiter eller flybys av andre kropper i Kuiper Belt, men kan ha begge deler, kaller jeg dette kombinerte oppdraget 'gullstandard' for fremtidig Pluto og Kuiper Belt-leting. ”
Det er flere hindringer som en Pluto Orbiter trenger å takle. Den ene er datakommunikasjon. New Horizons hadde bare 16 GB datalagring og tok 16 måneder å overføre alle dataene fra Pluto flyby tilbake til Jorden. Det fungerer tydeligvis ikke for en orbiter. Det er en enkel sak å øke datalagring, men et mye kraftigere dataoverføringssystem vil være nødvendig.
Det er et godt tegn på at NASA har bestemt seg for å finansiere en mer detaljert studie av SwRIs Pluto Orbiter-forslag. SwRI har et sterkt resultat av oppdragsledelse, inkludert Juno, New Horizons og IBEX. De har også utviklet teknologier og instrumenter for flere NASA- og ESA-oppdrag.
Takket være New Horizons, vet vi at Pluto er mye mer sammensatt enn vi trodde. Vi vet at overflaten til Pluto er langt mer aktiv enn vi kunne forestilt oss. Vi vet at Pluto har en atmosfære, og vi tror at Pluto en gang hadde væske på overflaten. Pluto kan også ha et hav under overflaten, muligens knyttet til Plutos såkalte hjerte, Tombaugh-regionen.
New Horizons ga oss bare et øyeblikksbilde av Pluto. Det er et ekstremt fristende øyeblikksbilde, men flybyen varte bare i 24 timer, og det er mye mer å lære.
Mer:
- Pressemelding: SWRI TO PLAN PLUTO ORBITER MISSION
- Pressemelding 2018: SwRI TEAM MAKES BREAKTHROUGHS STUDYING PLUTO ORBITER MISSION
- NASA: Ett år senere: New Horizons '10 beste funn på Pluto
