Десетљећима смо могли само замислити какав би могао бити поглед на Плутон површину. Сада имамо праву ствар.
Слике и подаци из мисије Нев Хоризонса на Плутону у јулу 2015. показали су нам неочекивано запањујући и геолошки активан свет. Научници су користили речи попут "магична", "која одузима дах" и "научна земља чуда" да би описали дугоочекиване погледе изблиза из далеког Плутона.
Иако научници још увек анализирају податке из Нев Хоризон-а, идеје почињу да формулишу о слању друге свемирске летелице у Плутон, али са дугорочном мисијом орбитера уместо брзог летења.
„Следећа одговарајућа мисија за Плутон је орбитара, можда опремљена ландером ако бисмо имали довољно финансијских средстава за оба“, рекао је главни истражитељ Нев Хоризонса Алан Стерн за Спаце Магазине у марту.
Ове недеље Стерн је на друштвеним мрежама поделио да се састаје научни тим Нев Хоризонса. Али, одвојено, друга група почиње да говори о могућој следећој мисији на Плутон.
Неке сцене јучерашње радионице Плутон Фоллов Он Миссион у Хоустону. #ТхеФутуреИсБригхт # Бацк2Плуто #ПлутоФлиби пиц.твиттер.цом/врЛЗзтХЛ01
- АланСтерн (@АланСтерн) 25. априла 2017
Најбрже путовање свемирским бродом у спољне делове нашег Сунчевог система пружа изазове, посебно у могућности да успорите довољно да омогућите излазак у орбиту око Плутона. За брзе и лагане Нев Хоризонс, орбитална мисија је била немогућа.
Који би погонски систем могао омогућити мисију орбитера Плутона и / или слетања?
Неколико идеја се баца около.
Спаце Лаунцх Систем
Један од концепта користи НАСА-ин велики, нови систем за лансирање свемира (СЛС), који је тренутно у фази развоја како би омогућио људске мисије на Марс. НАСА описује СЛС као "дизајниран да буде флексибилан и еволуиран и отвориће нове могућности за корисни терет, укључујући роботске научне мисије." Чак и прва Блоцк 1 верзија може лансирати 70 метричких тона (касније верзије ће моћи подићи и до 130 метричких тона.) Блок 1 ће покретати двоструки ракетни потисници с пет сегмената и четири течна погонска мотора, са предложених 15% више потиска при лансирању од ракета Сатурн В које су астронауте послале на Месец.
Али мисија орбите за Плутон можда и није најбоља употреба СЛС-а.
Потребно је много горива да убрзате возило на довољној брзини да бисте стигли до Плутона у разумном року. На пример, Нев Хоризонс је био најбржи свемирски брод који је икада лансиран, користећи раширену ракету Атлас В са додатним боостерима, извршио је велико спашавање када су Нев Хоризонс кренули из Земљине орбите. Лагана свемирска летелица одлетјела је од Земље брзином од 36.000 миља на сат (око 58.000 км / сат), а затим је употријебила гравитацијску помоћ од Јупитера да повећа брзину Нев Хоризонса до 52.000 мпх (83.600 км / х), путујући скоро милион миља ( 1,5 милиона км) дневно током свог путовања од 4,8 милијарди км до Плутона. Лет је трајао девет и по година.
„Да би ушао у орбиту Плутона, возило [попут СЛС] требало би да се убрза до исте брзине, а затим да се окрене и успори за пола путовања да би стигло до Плутона, са нето нултом брзином у односу на планету“, објаснио је Степхен Флеминг , инвеститор је у неколико алт свемирских стартапа, укључујући КСЦОР Аероспаце, Планетари Ресоурцес и НаноРацкс. „Нажалост, због тираније ракетне једначине, требало би да носите сво гориво / погонско гориво да бисте успорили са собом при покретању ... што значи убрзање орбитера и сво то гориво у почетној фази. За то је потребно логаритамски више горива за почетно сагоревање, а испоставило се да је пуно горива. "
Флеминг је рекао за Спаце Магазине да ћете употребом СЛ-а за више милијарди долара за лансирање орбитера Плутона покренути читав корисни терет пун погонског горива само да бисте убрзали и успорили малени Плутон орбитер.
"То је изузетно скупа мисија", рекао је.
РТГ-јонска пропулзија
Боља опција би могла бити употреба погонског система комбинованих технологија. Стерн је споменуо НАСА-ино истраживање, које је на СЛС-у гледало као лансирно возило и како би појачало свемирске летелице према Плутону, али потом користећи РТГ (Радиоизотопски термоелектрични генератор) јонски мотор с погоном на РТ, да би касније кочио за орбитални долазак.
РТГ производи топлоту природним распадањем плутонијума-238 без оружја и топлота се претвара у електричну енергију. РТГ јонски мотор био би снажнији систем јонског погона од тренутног соларног електричног јонског мотора на свемирској летјелици Давн, која сада орбитира Цересом, у појасу астероида, плус што би омогућио рад у вањском Сунчевом систему, далеко од Сунца. Овај нуклеарни мотор са јонским погоном омогућио би свемирском броду да убрза и изађе у орбиту.
"СЛС би вас потакнуо да полетите према Плутону", рекао је Стерн, "а заправо би било потребно две године да извршите кочење са јонским погоном."
Стерн је рекао да ће вријеме лета за такву мисију на Плутон бити седам и по година, што је две године брже од Нев Хоризонса.
Фусион Пропулсион
Али најузбудљивија опција могла би бити предложена мисија Плутон Орбитер и Ландер са омогућеном фузијом која је тренутно у фази прве фазе у НАСА-иним иновативним напредним концептима (НИАЦ).
Предлог користи мотор Дирецт Фусион Дриве (ДФД) који има погон и снагу у једном интегрисаном уређају. ДФД пружа висок потисак како би се омогућило време лета до Плутона од око 4 године, плус могућност слања значајне масе у орбиту, можда између 1000 и 8000 кг.
ДФД је заснован на фузијском реактору с ПФРЦ-ом (Принце-Фиелд-Реверсед Цонфигуратион) који је у развоју већ 15 година у Лабораторији за физику плазме Принцетон.
Ако овај погонски систем функционише како је планирано, могао би лансирати орбитера Плутона и ландер (или евентуално ровер) и пружити довољно снаге за одржавање орбитера и свих његових инструмената, као и слање велике снаге на ландер. То би омогућило површинском возилу да емитује видео на орбиту јер би имао толику снагу, каже Степхание Тхомас из Принцетон Сателлите Системс, Инц., која води НИАЦ студију.
„Наш концепт је генерално примљен као,„ вов, то звучи заиста супер! Када могу да га добијем? “, Рекао је Тхомас за Спаце Магазине. Рекла је да су њен и њен тим у свом предлогу одабрали прототип мисије орбитела Плутона и копнене мисије, јер је то сјајан пример шта се може урадити са фузијском ракетом.
Њихов систем за фузију користи мали линеарни низ магнетних завојница, а њихово гориво је деутеријум хелијум 3, који има веома ниску производњу неутрона.
"Одговара свемирској летјелици, пристаје на лансирно возило", објаснила је Тхомас у разговору са симпозијума НИАЦ-а (њен разговор почиње око 17:30 у повезаном видеу). „Нема литијума или других опасних материјала, он ствара врло мало штетних честица. Реч је о величини минивала или малог камиона. Наш систем је јефтинији и бржи за развој од осталих предлога за фузију. "
Тим са Принцетона успео је да произведе 300 милисекунди импулса својим експериментом грејања у плазми, што је за величине веће од било којег другог система.
"Највећа препрека је сама фузија", рекла је она. "Морамо да направимо већи експеримент да бисмо довршили нови начин грејања, за који ће бити потребан редослед више ресурса него што је пројекат до сада добијао од Министарства енергетике", рекао је Томас е-поштом. „Међутим, још увек је мала у великој шеми пројеката за напредну технологију, око 50 милиона долара.“
Тхомас је рекао да је ДАРПА потрошила много више на многе технолошке иницијативе које су на крају отказане. Такође је много мање него што то захтевају друге технологије фузије за исту фазу истраживања, јер је наша машина тако мала и једноставна конфигурација завојнице. " (Тхомас је рекао да погледате буџет за ИТЕР, међународни мегапројект за истраживање нуклеарне фузије и тренутно који ради преко 20 милијарди УСД).
"Једноставно речено, знамо да наша метода загријава електроне заиста добро и може екстраполирати на загријавање јона, али то морамо изградити и доказати", рекла је.
Тхомас и њен тим тренутно раде на технологији „биљне биљке“ - подсистемима који ће требати за рад мотора у свемиру, претпостављајући да начин грејања ради онако како је предвиђено.
Што се тиче саме мисије Плутон, Тхомас је рекао да на самом орбиту нема неких посебних препрека, али да ће требати смањити неколико технологија како би се искористила велика количина расположиве снаге, попут оптичке комуникације.
"Могли бисмо посветити десетине или више кВ снаге комуникацијском ласеру, а не 10 вата, [попут тренутних мисија]", рекла је. „Још једна јединствена карактеристика нашег концепта је могућност да се снага достави земљишту. То би омогућило нове класе планетарних научних инструмената попут моћних вјежби. Технологија за то постоји али морају се дизајнирати и изградити посебни инструменти. Додатна технологија која ће бити потребна у развоју у разним индустријама су лагани свемирски радијатори, суправодљиве жице нове генерације и дуготрајно криогено складиштење деутеријумовог горива. “
Тхомас је рекао да њихово истраживање НИАЦ-а иде добро.
„Изабрани смо за студију фазе ИИ НИАЦ-а и сада смо у преговорима о уговорима“, рекла је она. „Заузети смо радом на моделима већег вјерности потиска мотора, дизајнирањем компоненти путање и димензионирањем различитих подсистема, укључујући суперпреводне завојнице“, рекла је. „Наше тренутне процене су да ће један мотор снаге од 1 до 10 МВ произвести потисак од 5 до 50 Н, при специфичном импулсу од око 10 000 сек.“
Ласерско прескакање Плутона
Још једна футуристичка могућност покретања су ласерски засновани системи које је предложио Јуриј Милнер за свој предлог Бреактхроугх Старсхот, где би се мали коцкице могли забити ласерима на Земљи, у основи „копањем грешака“ свемирским бродом како би достигли невероватне брзине (вероватно милионе миља / км на сат ) да посетите спољни соларни систем или шире.
„Нисмо заиста на картама да користимо ову врсту технологије, јер бисмо морали да чекамо деценијама само да се ово развије“, рекао је Стерн. „Али ако бисте могли да пошаљете лагане, јефтине свемирске летелице брзином попут једне десетине брзине светлости засноване на ласерима са Земље. Могли бисмо послати ове мале свемирске летелице на стотине или хиљаде објеката у појасевима Куипер, а ви бисте били напољу за два и по дана. Могли бисте свакодневно слати свемирске летелице мимо Плутона. То би се заиста игра мењала. "
Реална будућност
Али чак и ако се сви сложе да би требало урадити орбиту Плутона, најранији могући датум такве мисије је негде између раних 2020-их и почетка 2030-их. Али све зависи од препорука које је изнело наредно десетљеће истраживање научне заједнице, а које ће сугерисати најактивније мисије за НАСА-ино одељење за планетарне науке.
Ове деценијарске анкете су 10-годишњи „путокази“ који постављају научне приоритете и дају смернице о томе где НАСА треба да шаље свемирске летелице и које врсте мисија би требало да буду. Последња Декадална анкета објављена је 2011, а она је поставила приоритете планетарне науке до 2022. Следећа, 2023-2034, вероватно ће бити објављена 2022.
Мисија Нев Хоризонс резултат је сугестија из Декадног истраживања планетарне науке из 2003. године, где су научници рекли да је посета Плутонском систему и онкрај света најзначајнија дестинација.
Дакле, ако сањате орбиту Плутона, наставите о томе.
