Voyager 2 Уранмен (R) және Нептунмен (L) ұшып өтіп, екі әлемнің қасиеттерін, түстерін, атмосферасын және сақиналық жүйелерін ашты. Олардың екеуінде де сақиналар, көптеген қызықты айлар және біз жай ғана тергеуді күткен атмосфералық және жер бетіндегі құбылыстар бар. (NASA / VOYAGER 2)

Этаннан сұраңыз: біз кассини тәрізді миссияны Уранға немесе Нептунға жібере аламыз ба?

NASA-ның Cassini ғарыш кемесі бізге Сатурн туралы бұрын-соңды ойлағанымыздан көп нәрсені үйретті. Уран мен Нептунға ұқсас нәрсені жасай аламыз ба?

Біз Күн жүйесіндегі жерден бастап, алыстағы Ғаламды жердегі және ғарыштық обсерваторияларымызбен қарап, көптеген адамдар біз қол жеткіземіз деп ойламайтын көзқарастар мен білім берді. Бізді көптеген планеталарға үйреткендей, алыс жерге саяхаттауға әлі де орын жоқ. Планетарлық ғылымға барлық ресурстарымызды жұмсағанмен, біз тек Уран мен Нептунға бір ғана миссияны жібердік: олар тек қана ұшқан Вояжер 2. Біздің сыртқы әлемге орбиталық миссияның келешегі қандай? Біздің Патреонды қолдаушы Эрик Дженсен сұрағаны бойынша:

Ғарыштық аппараттарды Юрийді гравитациялық күшейту үшін Юпитер арқылы жіберуге болатын кезде терезе пайда болады. Мұны пайдалануда қандай қиындықтар бар, бірақ «мұзды алыптардың» айналасында орбитаға түсу үшін жеткілікті баяу жүру мүмкіндігі бар ма?

Қарап көрейік.

Көрнекі тексеру Жер өлшемі мен Нептун өлшеміндегі әлемдер арасындағы үлкен алшақтықты көрсетсе де, шындықта сіз Жерден шамамен 25% үлкен бола аласыз және әлі де тасты бола аласыз. Үлкенірек нәрсе, және сіз газ алпауытысыз. Юпитер мен Сатурнның планеталардың шамамен 85% құрайтын орасан зор газ конверттері бар болғанымен, Нептун мен Уран өте өзгеше және олардың атмосферасының астында үлкен, сұйық мұхиттар болуы керек. (Ай ЖӘНЕ ЖОСПАРЛЫҚ ИНСТИТУТ)

Күн жүйесі күрделі, бірақ шүкірлік, тұрақты орын. Сыртқы Күн жүйесімен, яғни Юпитерден тыс кез-келген ғаламшарға жетудің ең жақсы әдісі - Юпитердің көмегімен сізге жетуге көмектеседі. Физикада сізде кішкентай объект болған кезде (ғарыш кемесі сияқты) массивті, қозғалмайтын (жұлдыз немесе планета тәрізді) ұшатын кезде, тартылыс күші өзінің жылдамдығын қатты өзгерте алады, бірақ оның жылдамдығы өзгеруі керек.

Егер гравитациялық маңызы бар үшінші объект болса, онда бұл оқиға аздап өзгереді және сыртқы Күн жүйесіне жету үшін өте маңызды. Күнге байланысты ғаламшар ұшатын ғарыш кемесі ғаламшар / күн жүйесіне ұрлау немесе беру арқылы жылдамдықты жоғалтуы немесе жоғалтуы мүмкін. Жаппай ғаламшар маңызды емес, бірақ ғарыш кемесі траекториясына байланысты күшейе алады (немесе баяулайды).

Гравитациялық түсірілім, мұнда көрсетілгендей, ғарыш кемесі ауырлық күші арқылы жылдамдығын арттыра алады. (WIKIMEDIA ZEIMUSU ПАЙДАЛАНУШЫЛАРЫНА ҚАТЫСАДЫ)

Маневрдің бұл түрі ауырлық күші деп аталады және Вояжер 1 мен Вояжер 2-ді Күн жүйесінен шығаруда және жақында Жаңа Горизонттарды Плутон арқылы ұшуға мәжбүр етті. Уран мен Нептунның керемет орбиталық кезеңдері 84 және 165 жыл болғанына қарамастан, сәйкесінше, миссия терезелері 12 жыл сайын қайталанатын болады: Юпитер орбитаны аяқтаған сайын.

Жерден ұшырылған ғарыш кемесі әдетте Юпитердің тартылыс күші үшін дайындық кезінде кейбір ішкі планеталармен бірнеше рет ұшады. Планетамен ұшатын ғарыш кемесі мақал-мәтелдерді байқаусызда алады - гравитациялық түсірілім - бұл ауырлық күші үшін оны жылдамдық пен күшке арттыратын сөз. Егер біз қаласақ, дәл қазір біз Нептунға миссияны бастай аламыз. Уранға жақынырақ болу оңайырақ.

NASA-ның Messenger зондына арналған ұшу жолы, ол бірқатар ауырлық күші болғаннан кейін Меркурийдің айналасында сәтті, тұрақты орбитада өтті. Егер сіз сыртқы Күн жүйесіне барғыңыз келсе, гелиоцентрлік жылдамдықты қосып, одан гөрі ауырлық күшін пайдаланғыңыз келсе, оқиға ұқсас. (NASA / JHUAPL)

Осыдан он жыл бұрын «Арго» миссиясы ұсынылды: ол Юпитер, Сатурн, Нептун және Куйпер белдеуінің нысандарымен, 2015 жылдан 2019 жылға дейін ұшырылатын терезе арқылы ұшатын болады. Бірақ ұшу миссиялары оңай, өйткені сізде жоқ ғарыш кемесін баяулату үшін. Оны бүкіл әлем бойынша орбитаға салу қиынырақ, бірақ бұл одан да пайдалы.

Бір өту орнына, орбитатор сізге ұзақ уақыт бойы бірнеше рет бүкіл әлемді қамтуы мүмкін. Сіз әлемнің атмосферасындағы өзгерістерді көре аласыз және оны адам көзіне көрінбейтін әртүрлі толқын ұзындығымен үздіксіз зерттей аласыз. Сіз жаңа айларды, жаңа сақиналарды және сіз ешқашан күтпеген жаңа құбылыстарды таба аласыз. Сіз тіпті планетаға немесе зондты планетаға немесе оның бір айына жібере аласыз. Мұның бәрі Сатурнның айналасында, жақында аяқталған Кассини миссиясымен болды.

2012 (L) және 2016 (R) Сатурнның солтүстік полюсі, Cassini кең бұрышты камерамен түсірілген. Түс айырмашылығы тікелей фотохимиялық өзгерістердің әсерінен болған Сатурн атмосферасының химиялық құрамының өзгеруімен байланысты. (NASA / JPL-CALTECH / Ғарыш ҒЫЛЫМИ ИНСТИТУТЫ)

Кассини Сатурнның физикалық және атмосфералық қасиеттері туралы жай біліп қана қоймады, дегенмен ол керемет жасады. Бұл тек сақиналарды суреттеп қана қоймады, бірақ ол да солай жасады. Ең қызығы, біз бұрын-соңды болжап көрмеген өзгерістер мен өтпелі оқиғаларды байқадық. Сатурн өзінің полюстерінің айналасындағы химиялық және түс өзгерістеріне сәйкес келетін маусымдық өзгерістерді көрсетті. Сатурнда үлкен дауыл пайда болды, ол планетаны қоршап алып, бірнеше айға созылды. Сатурн сақиналарында қарқынды тік құрылымдар бар және уақыт өте келе өзгеретіні анықталды; олар динамикалық және статикалық емес және бізге планета мен айдың пайда болуы туралы үйрететін зертханамен қамтамасыз етеді. Оның мәліметтерімен біз ескі мәселелерді шешіп, оның ішінде Иапетус, Титан және Энчеладус айлары туралы жаңа құпияларды аштық.

8 айдың ішінде Күн жүйесіндегі ең үлкен дауыл өршіді, ол бүкіл газ алып әлемін қоршап алды және ішінде оннан 12-ге дейін жерді орналастыруға қабілетті. (NASA / JPL-CALTECH / Ғарыш ҒЫЛЫМИ ИНСТИТУТЫ)

Уран мен Нептунға да солай істегіміз келетіндігінде күмән жоқ. Уран мен Нептунға көптеген орбитациялық миссиялар ұсынылды және оны тапсыру процесінде айтарлықтай қосты, бірақ олардың ешқайсысы салуға немесе ұшуға жоспарланған жоқ. NASA, ESA, JPL және Ұлыбритания барлығы Уран орбиталарын ұсынды, бірақ әлі күнге дейін не болатынын ешкім білмейді.

Әзірге біз бұл әлемдерді тек алыстан зерттедік. Бірақ болашақтағы миссияға көптеген жылдардан бері үлкен үміт бар, ол кезде екі әлемге де шығу терезелері бірден теңестіріледі. 2034 жылы концептуалды ODINUS миссиясы егіз орбиталдарды бір уақытта Уранға және Нептунға жібереді. Миссияның өзі NASA мен ESA арасындағы керемет, бірлескен кәсіпорын болар еді.

Хаббл ашқан Уранның соңғы екі (ең шеткі) сақиналары. Біз Уранның ішкі сақиналарында «Вояжер-2» ұшағынан соншама құрылым таптық, бірақ орбитатор бізге одан да көп нәрсені көрсете алды. (NASA, ESA және M. SHOWALTER (SETI INSTITUTE))

2011 жылы NASA-ның планетарлық ғылыми онкүндік сауалнамасына ұсынылған басты, флагмандық миссиялардың бірі - Уран зонды және орбита. Бұл миссия Mars 2020 ровері мен Eura Clipper орбитасынан кейін үшінші орында тұрды. Уран зондты-орбита 2020 жылы жыл сайын 21 күн тереземен ашылуы мүмкін: Жер, Юпитер және Уран оңтайлы позицияға жеткен кезде. Орбитада Уранның, оның сақиналарының және айдың әртүрлі қасиеттерін бейнелеуге және өлшеуге арналған үш бөлек құрал болады. Уран мен Нептунның атмосферасының астында орасан зор сұйық мұхиттар болуы керек және орбитатор оны анықтай алуы керек. Атмосфералық зонд бұлт түзетін молекулаларды, жылу таралуын және желдің жылдамдығының тереңдікте қалай өзгеретінін өлшейді.

ESA NASA-мен бірлескен кәсіпорын ретінде ұсынған ODINUS миссиясы Нептун мен Уранды екі егіз орбиталармен зерттейтін болады. (ODINUS TEAM - MART / ODINUS.IAPS.INAF.IT)

ESA-ның «Ғарыштық көру» бағдарламасы ұсынған «Нептундық және урандық жүйелер» (ODINUS) миссиясының шығу тегі, динамикасы және интерьері (ODINUS) бұдан да алысқа барады: бұл тұжырымдаманы бір Нептунға, екіншісін Уранға жіберетін екі егіз орбиталарға дейін кеңейту. 2034 жылы Жер, Юпитер, Уран және Нептун барлығын бір-біріне дәл келтірген ұшыру терезесі оларды бір уақытта жібере алады.

Flyby миссиялары алғашқы кездесулер үшін өте жақсы, өйткені сіз әлемді жақыннан көру арқылы көп нәрсе біле аласыз. Олар сондай-ақ керемет, өйткені олар көптеген мақсаттарға жете алады, ал орбитаторлар кез-келген әлемге орбитаға таңдалып жатады. Қорытындылай келе, орбитаторлар отты жандырып, баяулап, тұрақты орбитаға түсуі керек, бұл миссияны әлдеқайда қымбат етеді. Бірақ сіз ғаламшардың айналасында ұзақ уақыт бойы өмір сүретін ғылым туралы айтатын боламын.

Сіз әлемді шарлаған кезде, сіз оны барлық жағынан, сондай-ақ оның сақиналарын, айларын және уақыт өте келе қалай әрекет ететінін көре аласыз. Мысалы, Кассинидің арқасында біз түсірілген астероид Фибінен шыққан жаңа сақинаның барын және оның жұмбақ Ай жапонының жартысын қараңғылықтаудағы рөлін анықтадық. (НАСА / КАССИНИ суреттерінен алынған SMITSONIAN AIR & SPACE)

Қазіргі кездегі миссиядағы шектеулер техникалық жетістіктерге байланысты емес; технологияны жасауға болады. Қиындықтар:

  • Саяси: NASA бюджеті шектеулі және оның ресурстары бүкіл қоғамға қызмет етуі керек,
  • Физикалық: NASA-ның жаңа ауыр көтергіш машинасында, SLS-тің бұрама нұсқасында болғанда да, біз сыртқы Күн жүйесіне шектеулі мөлшердегі массаны жібере аламыз, және
  • Тәжірибелік: Күннен керемет қашықтықта күн панельдері болмайды. Бізге алыс қашықтықтағы ғарыш аппаратын беру үшін бізге радиоактивті көздер қажет, сондықтан оны орындауға бізде жетіспеуі мүмкін.

Соңғысы, бәрі басқаша болса да, сатушы болуы мүмкін.

Плутоний-238 оксидінің өз қызуы Pu-238 ядролық реакциялардың жанама өнімі ретінде де шығарылады, ол Mars Curiosity Rover-тен алыс қашықтықтағы «Вояжер» ғарыш кемесіне дейінгі терең ғарыш аппараттарын қоректендіру үшін қолданылады. (АҚШ ЭНЕРГЕТИКА КАФЕДРАСЫ)

Плутоний-238 - бұл ядролық материалды өңдеуде жасалған изотоп, сондықтан оның көптеген дүкендері біз ядролық қаруды белсенді түрде жасайтын және жинақтаған кезден келеді. Оны радиоизотоптық термоэлектрлік генератор (RTG) ретінде пайдалану Айға, Марсқа, Юпитерге, Сатурнға, Плутонға және Пионер мен Вояжер ғарыш аппараттарын қоса алғанда, терең ғарыштық зондтарды өлтіру үшін керемет болды.

Бірақ біз оны 1988 жылы өндіруді тоқтаттық, оны Ресейден сатып алу мүмкіндігіміз азайды, өйткені олар оны өндіруді тоқтатты. Жақында Пук-238-ні Эмен жотасының ұлттық зертханасында жасау басталды, ол 2015 жылдың аяғында шамамен 2 унция өндірді. Ондағы үздіксіз даму, сондай-ақ Онтарио қуатының өндірісі 2030 жылдарға дейін миссияны басқаруға жеткілікті мүмкіндік бере алды .

Voyager 2-ден алынған кең бұрышты камераның анық сүзгісі арқылы алынған 591-ші екі экспозициялардан тұрады, бұл жоғары сезімталдықпен Нептунның сақиналық жүйесін көрсетеді. Уран мен Нептунның ұқсастықтары көп, бірақ берілген тапсырма бұрын-соңды болмаған айырмашылықтарды да табуы мүмкін. (NASA / JPL)

Сіз ғаламшарды кездестіргенде жылдамырақ қозғаласыз, баяулап, өзіңізді орбитаға қосу үшін ғарыш кемесіне отын көп қажет болады. Плутонға миссия үшін ешқандай мүмкіндік болмады; Жаңа Горизонттар тым кішкентай болды және оның жылдамдығы тым үлкен болды, плутонның орбиталық кірістіруге тырысуы өте аз. Нептун мен Уран үшін, әсіресе егер біз Юпитерден және мүмкін Сатурннан ауырлық күшін дұрыс таңдасақ, бұл мүмкін болуы мүмкін. Егер біз тек Уранға барғымыз келсе, 2020 жылы кез-келген жыл бастай аламыз. Бірақ егер біз екеуіне де барғымыз келсе, 2034 - бұл жыл! Нептун мен Уран масса, температура және қашықтық жағынан бізге ұқсайды, бірақ олар Жерден Венера сияқты ерекшеленуі мүмкін. Мұны білудің бір ғана әдісі бар. Кішкентай сәттілік пен көп қаражат пен қажырлы еңбектің арқасында біз өмір бойы біле аламыз.

Өзіңіздің Ethan сұрақтарыңызды gmail dot com-да бастаңыз.

(Ескерту: Патреон жақтаушысы Эрик Йенсенге сұрағаныңызға рахмет!)

Bang-дан басталады, қазір Forbes-те және Patreon қолдаушыларының арқасында ортада қайта шығарылды. Этан «Галактикадан тыс» және «Трекнология» атты екі кітаптың авторы: Трикордан бастап Warp Drive-қа дейінгі Star Trek туралы ғылым.