Om 30 år begynder en nukleare-drevet rumudforskningsmission til Neptune og dens måner muligvis at afsløre nogle af vores solsystemes mest undvikende hemmeligheder om dannelsen af dets planeter - og for nylig opdagede dem, der udviklede sig omkring andre stjerner.
Denne fremtidsvision er i fokus i en 12-måneders planlægningsundersøgelse udført af et forskellig team af eksperter ledet af Boeing Satellite Systems og finansieret af NASA. Det er en af 15 "Vision Mission" -undersøgelser, der har til formål at udvikle koncepter i De Forenede Staters langsigtede planer for rumforskning. Neptune-teammedlem og radioforsker professor Paul Steffes fra Georgia Institute of Technology's School of Electrical and Computer Engineering kalder missionen "den ultimative inden for udforskning af dybe rum."
NASA har fløjet omfattende missioner til Jupiter og Saturn, benævnt ”gasgiganterne”, fordi de overvejende består af brint og helium. I 2012 vil disse undersøgelser have givet betydelig information om de kemiske og fysiske egenskaber af disse planeter. Mindre er kendt om Neptunus og Uranus - "isgiganterne."
”Fordi de er længere ude, repræsenterer Neptune og Uranus noget, der indeholder mere af originalen - til at bruge en‘ Carl Saganism ’-‘ solstøbning ’eller den tåge, der kondenseres til dannelse af planeter,» sagde Steffes. ”Neptune er en rawer planet. Det er mindre påvirket af materialer i nærheden af solen, og det har haft færre kollisioner med kometer og asteroider. Det er mere repræsentativt for det primære solsystem end Jupiter eller Saturn. ”
Fordi Neptune er så koldt, er dens struktur forskellig fra Jupiter og Saturn. En mission til at undersøge oprindelsen og strukturen af Neptune - forventet at blive lanceret mellem 2016 og 2018 og ankomme omkring 2035 - vil øge forskernes forståelse af forskellig planetdannelse i vores solsystem og i andre, bemærkede Steffes.
Missionteamet er også interesseret i at udforske Neptunes måner, især Triton, som planetforskere mener at være et Kuiper-bælteobjekt. Sådanne iskugler er mikroplaneter, der kan være op til 1.000 kilometer i diameter og findes generelt i de yderste områder af vores solsystem. Baseret på de hidtidige undersøgelser mener forskere, at Triton ikke var dannet af Neptune-materialer, ligesom de fleste måner, der kredser rundt om planeter i vores solsystem. I stedet er Triton sandsynligvis et Kuiper-bælteobjekt, der ved et uheld blev trukket ind i Neptuns bane.
”Triton blev dannet som ud i rummet,” sagde Steffes. ”Det er ikke engang en nær slægtning til Neptune. Det er et adoptivbarn? Vi tror, Kuiper-bælteobjekter som Triton var nøglen til udviklingen af vores solsystem, så der er en masse interesse i at besøge Triton. ”
Selvom de står over for en række tekniske udfordringer - herunder design af indgangssonde og telekommunikation og udvikling af videnskabeligt instrument - har Neptune Vision Mission-teamet udviklet en indledende plan. Teammedlemmer, herunder Steffes, har præsenteret det i efterår på en række videnskabelige møder for at opmuntre til feedback fra andre eksperter. Den 17. december vil de præsentere det igen på det årlige møde i American Geophysical Union. Deres endelige henstillinger skyldes NASA i juli 2005.
Planen er baseret på tilgængeligheden af nuklearelektrisk fremdriftsteknologi under udvikling i NASAs Project Prometheus. En traditionel kemisk raket ville skyde rumfartøjet ud af Jordens bane. Derefter et elektrisk fremdrivningssystem drevet af en lille nukleær fission reaktor - en modificeret ubåd-type teknologi - ville drive rumfartøjet til sit dybe rum mål. Fremdrivningssystemet ville generere tryk ved at udvise elektrisk ladede partikler kaldet ioner fra dens motorer.
På grund af den store videnskabelige nyttelast, som et nukle-elektrisk fremdrevet rumfartøj kan bære og magt, har Neptune-missionen et stort løfte om videnskabelig opdagelse, sagde Steffes.
Missionen vil beskæftige sig med elektriske og optiske sensorer ombord på orbiteren og tre sonder til at føle naturen i Neptunes atmosfære, sagde Steffes, en ekspert i fjernradiosensor af planetariske atmosfærer. Specifikt vil missionen indsamle data om Neptunes atmosfæriske elementforhold i forhold til brint og nøgle-isotopforhold samt planetens tyngdekraft og magnetfelter. Det vil undersøge den globale atmosfæriske cirkulationsdynamik, meteorologi og kemi. På Triton samler to landere atmosfærisk og geokemisk information i nærheden af gejsere på overfladen.
Missionens tre indgangssonder vil blive droppet i Neptuns atmosfære på tre forskellige breddegrader - ækvatorzone, en mellemvidde og en polær region. Mission designere står overfor udfordringen med at transmittere data fra sonderne gennem Neptunes radiobølgereabsorberende atmosfære. Steffes 'laboratorium hos Georgia Tech har udført omfattende undersøgelser og fået en grundig forståelse af, hvordan man løser dette problem, bemærkede han.
Missionteamet diskuterer stadig, hvor dybt sonderne skal anvendes i Neptunes atmosfære for at få meningsfulde videnskabelige data. ”Hvis vi vælger en tilstrækkelig lav frekvens af radiosignaler, kan vi gå ned til 500 til 1.000 jordatmosfærer, hvilket er 7500 kilo tryk pr. Kvadrat tomme (PSI),” forklarede Steffes. ”Dette pres ligner det, en ubåd oplever i det dybe hav.”
Imidlertid er denne dybde sandsynligvis ikke påkrævet ifølge missionsteamets atmosfæriske modellerere, sagde Steffes. Proberne vil være i stand til at få mest information ved kun 100 jordatmosfærer eller 1.500 PSI.
Original kilde: Georgia Tech News Release
