NASAs nye horisont-mission lærte os meget om Pluto, isdværgplaneten. Men rumfartøjet kaster forbi Pluto så hurtigt, vi fik kun billeder i høj opløsning af den ene side af planeten, den såkaldte "møde side." Nye horisonter gav os et stort spring i forståelsen, men på en måde stillede det flere spørgsmål, end det svarede.
Det næste trin er helt klart en orbiter, og nu begynder NASA at overveje et alvorligt.
NASA har givet Southwest Research Institute (SwRI) finansiering til at begynde at udvikle ideen. SwRI har til opgave at undersøge "de vigtige egenskaber, gennemførlighed og omkostninger ved en mulig fremtidig Pluto orbiter-mission."
Det er langt fra en sikker ting. Denne undersøgelse er en af 10 godkendt af NASA forud for den næste Planetary Science Decadal Survey. Undersøgelsen vil udvikle designkrav til en orbiter og dens nyttelast, foretage nogle foreløbige omkostningsestimater og vurdere risici for nye teknologier, der er nødvendige for missionen. Resultaterne af denne undersøgelse vil blive leveret til National Academy Planetary Decadal Study, der begynder i 2020.
Nye horisonter besøgte Pluto, før de gik dybere ind i Kuiper Belt og besøgte 2014 MU69, et Kuiper Belt Object (KBO) også kendt som Ultima Thule. Rumfartøjet kan endda besøge en tredje KBO. Den foreslåede Pluto Orbiter ville følge en lignende vej.
”Vi er glade for at have denne lejlighed til at informere diskadalsundersøgelsens drøftelser med denne undersøgelse,” sagde SwRIs Dr. Carly Howett, der leder indsatsen. ”Vores missionskoncept er at sende et enkelt rumfartøj til kredsløb om Pluto i to jordår, før de bryder væk for at besøge mindst en KBO og en anden KBO-dværgplanet.”
SwRIs tidligere arbejde med en Pluto orbiter lagde grunden til denne undersøgelse. I 2018 brugte SwRI deres egne forskningsfonde til at udvikle ideen til en orbital tour, der kan undersøge Pluto og derefter gå videre ud i Kuiper Belt.
"... det er muligt at bruge tyngdekraftassistenter fra Plutos største måne, Charon, til at undslippe Pluto bane og gå tilbage i Kuiper Belt ..."
Dr. Alan Stern, Southwest Research Institute
"I en SwRI-finansieret undersøgelse, der gik forud for denne nye NASA-finansierede undersøgelse, udviklede vi en Pluto-system orbital tour, der viser, at missionen var mulig med planlagte kapacitets-lanceringsbiler og eksisterende elektriske fremdrivningssystemer," sagde SwRI's Dr. Alan Stern, hovedundersøger af New Horizons-missionen såvel som den SwRI-finansierede undersøgelse. ”Vi viste også, at det er muligt at bruge tyngdekraftsassister fra Plutos største måne, Charon, til at undslippe Pluto-bane og gå tilbage i Kuiper Belt til udforskning af flere KBO'er som MU69 og mindst en mere dværgplanet til sammenligning med Pluto. ”
Det centrale hinder i en orbiter-mission til Pluto er drivmiddel. Det kræver en masse drivmiddel at bane rundt om Pluto og studere dets måner, dets atmosfære, dets solvindinteraktion og andre aspekter af Pluto-systemet. Men 2018-undersøgelsen viste, at en Pluto-orbiter kunne bruge tyngdekraftsassister fra Plutos satellit Charon til at studere Pluto i flere år, og kunne bruge den samme tyngdekraftassistent til at gå dybere ind i Kuiper Belt. Dette svarer til, hvordan Cassini-missionen brugte Saturns store måne Titan.
”Dette er banebrydende,” sagde Stern om studien i 2018. ”Tidligere troede NASA og planetvidenskabssamfundet, at det næste skridt i udforskningen af Kuiper Belt ville være at vælge mellem 'at gå dybt' i studiet af Pluto og dets måner eller at 'gå bredt' ved at undersøge mindre Kuiper Belt-objekter og en anden dværgplanet for sammenligning med Pluto. Planetvidenskabssamfundet diskuterede, som var det rigtige næste trin. Vores undersøgelser viser, at du kan gøre begge dele i en enkelt mission: det er en spiludveksler. ”
I 2018-planen var der også mulighed for et tæt tæt møde med Charon, Plutos største satellit såvel som andre måneflybakker.
Tiffany Finley er en softwareleder på SwRI's Space Science and Engineering Division. ”Denne tour er langt fra optimeret, men alligevel er det i stand til at lave fem eller flere flybys af hver af Plutos fire små måner, mens man undersøger Plutos polære og ækvatorregioner ved hjælp af flyændringer,” sagde Finley. ”Planen giver også mulighed for et omfattende tæt tæt møde med Charon, før den dyppes ned i Plutos atmosfære til prøveudtagning, før håndværket bruger Charon en sidste gang for at flygte ind i Kuiper Belt for nye opgaver,” sagde hun.
Undersøgelsen i 2018 viste også, at en Pluto Orbiter kunne bruge det samme xenon-ion-fremdrivningssystem som Dawn-missionen for at rejse til andre Kuiper Belt-objekter. Det viste også, at orbiteren kunne komme ind i kredsløb omkring en anden dværgplanet i Kuiper Belt.
"Hvem ville have troet, at en enkelt mission, der bruger allerede tilgængelige elektriske fremdrivningsmotorer, kunne gøre alt dette?" Stern sagde om 2018-undersøgelsen. ”Nu hvor vores team har vist, at det planetariske videnskabssamfund ikke behøver at vælge mellem en Pluto-orbiter eller flybys fra andre organer i Kuiper Belt, men kan have begge dele, kalder jeg denne kombinerede mission” guldstandarden ”for fremtidig Pluto og Kuiper Belt-efterforskning. ”
Der er flere hindringer, som en Pluto Orbiter har brug for at tackle. Den ene er datakommunikation. New Horizons havde kun 16 GB datalagring og tog 16 måneder at overføre alle sine data fra Pluto flyby tilbage til Jorden. Det fungerer åbenbart ikke for en orbiter. Det er en simpel sag at øge datalagring, men et meget mere kraftfuldt datatransmissionssystem er nødvendigt.
Det er et godt tegn på, at NASA har besluttet at finansiere en mere detaljeret undersøgelse af SwRI's Pluto Orbiter-forslag. SwRI har en stærk track record af mission management, herunder Juno, New Horizons og IBEX. De har også udviklet teknologier og instrumenter til flere NASA- og ESA-missioner.
Takket være New Horizons ved vi, at Pluto er meget mere kompleks, end vi troede. Vi ved, at overfladen af Pluto er langt mere aktiv, end vi kunne forestille os. Vi ved, at Pluto har en atmosfære, og vi tror, at Pluto engang havde væske på overfladen. Pluto kan også have et hav under jorden, muligvis knyttet til Plutos såkaldte hjerte, Tombaugh-regionen.
Nye horisonter gav os virkelig kun et øjebliksbillede af Pluto. Det er et ekstremt lokkende øjebliksbillede, men flybyen varede kun ca. 24 timer, og der er meget mere at lære.
Mere:
- Pressemeddelelse: SWRI TO PLAN PLUTO ORBITER MISSION
- Pressemeddelelse 2018: SwRI TEAM GØR BREAKTHROUGHS STUDYING PLUTO ORBITER MISSION
- NASA: Et år senere: New Horizons 'Top 10 opdagelser på Pluto
