A gdyby tak wysłać jedną sondę na orbitę Plutona, a potem jeszcze dalej

Zespół badaczy z Southwest Research Institute wykorzystując wewnętrzne finansowanie dokonał kilku odkryć, które rozszerzają zakres i wartość potencjalnego przyszłego orbitera Plutona. Przełomowe odkrycie dotyczy opracowania oszczędnego toru lotu i dowodzą, że orbiter może kontynuować badanie Pasa Kuipera po dokładnym zbadaniu Plutona. TE jak i inne wyniki przeprowadzonych badań zostaną zaprezentowane w tym tygodniu podczas warsztatów dotyczących przyszłych badań Plutona i obiektów Pasa Kuipera podczas spotkania Działu Nauk Planetarnych Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego, które odbędzie się w Knoxville, Tennessee.

Zespołem badawczym kierował planetolog dr Alan Stern, główny naukowiec misji sondy New Horizons, która przeleciała w pobliżu Plutona 14 lipca 2015 roku, a która za niecałe 10 tygodni przeleci w pobliżu Ultima Thule, jednego z obiektów Pasa Kuipera. Najpierw badacze sprawdzili jak można osiągnąć liczne kluczowe cele naukowe wykorzystując do tego asysty grawitacyjne ze strony Charona, księżyca Plutona, zamiast materiałów pędnych, które pozwalałyby na wielokrotne zmiany orbity w celu badania różnych aspektów Plutona, jego atmosfery, jego pięciu księżyców i ich oddziaływania z wiatrem słonecznym na przestrzeni kilku lat. Drugie osiągnięcie dowodzi, że po wypełnieniu wszystkich celów naukowych przy Plutonie, orbiter może wykorzystać grawitację Charona do ucieczki z układu Plutona bez utraty paliwa i skierować się w stronę Pasa Kuipera, gdzie mógłby wykorzystać ten sam napęd elektryczny, który wykorzystał do wejścia na orbitę Plutona, do badania innych planet karłowatych i mniejszych obiektów Pasa Kuipera.

“To przełomowe osiągnięcie” mówi Stern. “Wcześniej, społeczność NASA oraz planetologów uważała, że następnym krokiem w badaniu Pasa Kuipera będzie wybór między skupieniem się na badaniu Plutona i jego księżyców lub na badaniu mniejszych obiektów Pasa Kuipera oraz innej planety karłowatej w celu porównania ich z Plutonem. Społeczność planetologów od dawna zastanawia się którą z tych dróg pójść. Nasze badania wskazują, że możemy zrealizować oba cele w trakcie jednej misji: to zupełnie zmienia naszą sytuację”.

Trajektoria lotu sondy do Plutona opracowana przez badaczy z SwRI dowodzi jakie cele naukowe można zrealizować przy wykorzystaniu niewielkiej ilości paliwa i licznych asyst grawitacyjnych ze strony Charona. Źródło: SwRI

Tiffany Finley opracowała trajektorię orbi wokół Plutona z wykorzystaniem kilkudziesięciu asyst grawitacyjnych ze strony Charona. “Daleko jeszcze do pełnej optymalizacji tej trajektorii, a mimo to umożliwia ona co najmniej pięć bliskich przelotów w pobliżu każdego z czterech małych księżyców Plutona przy jednoczesnym badaniu obszarów równikowych i biegunowych Plutona dzięki zmianom płaszczyzn orbity. Plan umożliwia także intensywne bliskie spotkania z Charonem. Następnie planowany jest wlot głęboko w atmosferę Plutona w celu zbadania jej składu chemicznego oraz ostatnie spotkanie z Charonem, które umożliwi wyrwanie się sondy z układu Plutona i skierowanie się w stronę innych obiektów Pasa Kuipera” mówi Finley.

Wyniki uzyskane przez dr Marka Tapleya dowodzą, że elektryczny napęd podobny do tego wykorzystywanego przez misję Dawn może umożliwić orbiterowi dolot do innych znanych obiektów Pasa Kuipera, włącznie z innymi znanymi planetami karłowatymi. “Tak naprawdę doszliśmy do wniosku, że możliwe jest dotarcie, a następnie wejście na orbitę wokół kolejnej planety karłowatej w Pasie Kuipera po dokładnym zbadaniu Plutona” dodaje Tapley.

Rysunek przedstawia sondę z napędem elektrycznym opuszczającą orbitę wokół Plutona, przelatującą obok innych małych obiektów Pasa Kuipera i dolatującą do planety karłowatej 2002 MS4.

Dodatkowo, dr Amanda Zangari przeprowadziła osobne badania, w których przeanalizowała misje do 45 największych obiektów Pasa Kuipera oraz planet karłowatych, przy założeniu startu między 2025 a 2040 rokiem. Jej praca przedstawia możliwe misje trwające 25 lat lub mniej do planet karłowatych Eris i Sedny z przelotem w pobliżu Jowisza i Neptuna, Quaoar, Makemake, Haumea z przelotami w pobliż Jowisza i Saturna oraz Varuny z przelotem w pobliżu Jowisza i Urana. Artykuł opisujący te misje został zaakceptowany do publikacji w periodyku Journal of Spacecraft and Rockets.

“Kto by pomyślał, że pojedyncza misja wykorzystująca już dostępne silniki elektryczne może to wszystko osiągnąć?” mówi Stern. “Teraz kiedy nasz zespół udowodnił społeczności planetologów, że nie trzeba wybierać między misją do Plutona a przelotami w pobliżu innych ciał Pasa Kuipera, ale możemy zrobić i jedno i drugie, można nasz pomysł nazwać ‘złotym standardem’ dla przyszłych badań Plutona i Pasa Kuipera”.

Źródło: SwRI