30 vuoden kuluttua ydinvoimalla toimiva avaruusmatkailuoperaatio Neptunukseen ja sen kuukautisiin saattaa alkaa paljastaa joitain aurinkokunnan vaikeimmista salaisuuksista planeettojensa muodostumisessa - ja äskettäin löydettyjä, jotka kehittyivät muiden tähteiden ympärille.
Tämä tulevaisuuden visio on keskittynyt 12 kuukauden suunnittelututkimukseen, jonka on suorittanut monipuolinen asiantuntijaryhmä, jota johtaa Boeing Satellite Systems ja rahoittaa NASA. Se on yksi 15: stä "Vision Mission" -tutkimuksesta, jonka tarkoituksena on kehittää konsepteja Yhdysvaltojen pitkäaikaisissa avaruustutkintasuunnitelmissa. Neptunuksen ryhmän jäsen ja radiotieteilijä, professori Paul Steffes Georgian teknillisen instituutin sähkö- ja tietotekniikkakoulusta kutsuu operaatiota "perimmäiseksi syvän avaruuden tutkimuksessa".
NASA on lentänyt laajoihin matkoihin Jupiteriin ja Saturnukseen, joita kutsutaan ”kaasujättiläiksi”, koska ne koostuvat pääasiassa vedystä ja heliumista. Vuoteen 2012 mennessä nämä tutkimukset ovat antaneet merkittävää tietoa näiden planeettojen kemiallisista ja fysikaalisista ominaisuuksista. Vähemmän tiedetään Neptunuksesta ja Uranuksesta - "jään jättiläisistä".
"Koska Neptune ja Uranus ovat kauempana, ne edustavat jotain, joka sisältää enemmän alkuperäistä -" Carl-saganismia "varten -" aurinkojuttuja "tai sumua, joka tiivistyi planeetojen muodostamiseksi", Steffes sanoi. ”Neptunus on harvempi planeetta. Auringon lähellä olevat materiaalit vaikuttavat siihen vähemmän, ja sillä on ollut vähemmän törmäyksiä komeetojen ja asteroidien kanssa. Se edustaa ensisijaista aurinkokuntaa kuin Jupiter tai Saturnus. "
Lisäksi koska Neptunus on niin kylmä, sen rakenne eroaa Jupiterista ja Saturnasta. Tehtävä tutkia Neptunuksen alkuperää ja rakennetta - jonka odotetaan alkavan vuosina 2016–2018 ja saapua noin vuonna 2035 - lisää tutkijoiden ymmärrystä planeettojen monimuotoisesta muodostumisesta aurinkokunnassamme ja muissa, Steffes totesi.
Mission joukkue on kiinnostunut myös tutkimaan Neptunuksen kuut, etenkin Tritonia, jonka planeettatutkijat uskovat olevan Kuiperin vyöobjekti. Tällaiset jään pallot ovat mikroplaneettoja, joiden halkaisija voi olla jopa 1 000 km, ja niitä esiintyy yleensä aurinkokuntamme syrjäisimmillä alueilla. Tähän mennessä tehtyjen tutkimusten perusteella tutkijat uskovat, että Triton ei ollut muodostunut Neptunuksen materiaaleista, kuten useimmat aurinkojärjestelmän planeettoja kiertävät kuut. Sen sijaan Triton on todennäköisesti Kuiper-vyöobjekti, joka on vahingossa vedetty Neptunuksen kiertoradalle.
"Triton muodostettiin ulospäin avaruudessa", Steffes sanoi. ”Se ei ole edes Neptunuksen lähisukulainen. Se on adoptoitu lapsi ?. Uskomme, että Kuiperin vyökohteet, kuten Triton, olivat avainasemassa aurinkokunnan kehittämisessä, joten Tritoniin tutustuminen on kiinnostunut. "
Neptune Vision -joukko-ryhmä on laatinut alkuperäisen suunnitelman, vaikka heillä onkin joukko teknisiä haasteita - mukaan lukien sisäänpääsykoettien suunnittelu, tietoliikenne ja tieteellisten välineiden kehittäminen. Tiimin jäsenet, mukaan lukien Steffes, ovat esittäneet sen syksyllä useissa tieteellisissä kokouksissa rohkaistakseen palautetta muilta asiantuntijoilta. He esittelevät sen uudelleen 17. joulukuuta American Geophysical Unionin vuosikokouksessa. Heidän lopulliset suosituksensa annetaan NASA: lle heinäkuussa 2005.
Suunnitelma perustuu ydin-sähkökäyttöisen tekniikan saatavuuteen NASAn Prometheus-projektissa. Perinteinen kemiallinen raketti laukaisi avaruusaluksen maapallon kiertoradalta. Sitten pienen ydinfission reaktorin käyttämä sähköinen käyttövoimajärjestelmä - muokattu sukellusvenetyyppinen tekniikka - johtaisi avaruusaluksen syvän avaruuden kohteeseen. Käyttövoimajärjestelmä tuottaisi työntövoiman karkaamalla moottoristaan sähköisesti varautuneet hiukkaset, joita kutsutaan ioneiksi.
Koska ydinsähköllä kulkevat avaruusalukset voivat kuljettaa ja kuljettaa suurta tieteellistä hyötykuormaa, Neptune-operaatiolla on suuri lupaus tieteellisiin löytöihin, Steffes sanoi.
Operaatiossa käytetään sähköisiä ja optisia antureita kiertoradalla ja kolme anturia Neptunuksen ilmapiirin luonteen havaitsemiseksi, sanoi planeettaympäristön etäradioanturien asiantuntija Steffes. Erityisesti operaatio kerää tietoja Neptunuksen ilmakehän elementtisuhteista suhteessa vetyyn ja tärkeimpiin isotooppisuhteisiin, samoin kuin planeetan painovoima- ja magneettikentät. Se tutkii ilmakehän globaalia dynamiikkaa, meteorologiaa ja kemiaa. Tritonilla kaksi laskijaa kerää ilmakehän ja geokemiallisia tietoja pinnan geyserien lähellä.
Operaation kolme sisääntulotunnistinta pudotetaan Neptunuksen ilmakehään kolmella eri leveydellä - päiväntasaajan vyöhykkeellä, keskipituusasteella ja napa-alueella. Missiosuunnittelijat kohtaavat haasteen siirtää tietoja koettimista Neptunuksen radioaallon absorboivan ilmakehän kautta. Steffesin laboratoriossa Georgia Techissä on tehty laaja tutkimus ja saatu perusteellinen käsitys ongelman ratkaisemisesta, hän totesi.
Mission joukkue keskustelee edelleen siitä, kuinka syvällä koettimia tulisi sijoittaa Neptunuksen ilmakehään tarkoituksenmukaisen tieteellisen tiedon saamiseksi. "Jos valitsemme riittävän alhaisen radiosignaalitaajuuden, voimme laskea 500 - 1 000 maan ilmakehään, mikä on 7500 paunaa painetta neliötuumaa kohti (PSI)", Steffes selitti. "Tämä paine on samanlainen kuin mitä sukellusvene kokee syvänmeressä."
Operaatioryhmän ilmakehän mallintajien mukaan tätä syvyyttä ei kuitenkaan todennäköisesti tarvita, Steffes sanoi. Koettimet pystyvät saamaan eniten tietoa vain 100 maan ilmakehässä tai 1 500 PSI.
Alkuperäinen lähde: Georgia Tech -lehdistötiedote
