Astronomer tenker på flyreiser til gigantiske isete planeter

Innholdsfortegnelse:

Astronomer tenker på flyreiser til gigantiske isete planeter
Astronomer tenker på flyreiser til gigantiske isete planeter
Anonim

Hva kan være et fly til en gigantisk isplanet? Du kan utforske den uattraktive overflaten av Uranus 'måne Miranda, eller utforske de merkelige massive ringene til Neptun. Nylig har planetforskere designet en hypotetisk flytur til en av de isete planetene i vårt solsystem.

Hvis du hadde muligheten til å simulere din elskede flytur til Uranus eller Neptun, hvordan ville det sett ut?

Vil du utforske den uattraktive overflaten av Uranus 'måne Miranda? Eller kanskje de merkelige og massive ringene til Neptun? Eller det fantastiske samspillet mellom disse planetene og solvinden?

Men hvorfor velge et enkelt mål når du kan gjøre alt på en gang?

Nylig designet planetforskere en hypotetisk flytur til en av de gigantiske isplaneter i vårt solsystem. De fant ut hva et drømmeskip som skal fly til Uranus skal være, med tanke på de siste innovasjonene og de mest avanserte teknologiene.

"Vi ønsket å komme med teknologier som virkelig utvider horisonten vår," sa Mark Hofstadter, senior stipendiat ved Jet Propulsion Laboratory og California Institute of Technology i Pasadena. "Det er ikke sprøtt å tro at de vil dukke opp om 10 år." Hofstadter er forfatter av en intern studie av Jet Propulsion Laboratory, som han delte 11. desember på høstmøtet i American Geophysical Union.

Noen innovasjoner er naturlige inkarnasjoner av eksisterende teknologi. Hofstadter snakker om liten og lett maskinvare og databrikker. Ved å bruke de mest avanserte systemene er det mulig å redusere vekten og frigjøre mye plass ombord på romfartøyet. "Raketten kan sette en viss masse ut i verdensrommet," sier han, "og derfor kan hver kilo konstruksjon som spares tillate ytterligere vitenskapelige instrumenter å bli levert."

Nukleær ion motor

Drømmefartøyet inneholder to veletablerte teknologier i verdensrommet som tilsammen har gitt en helt ny motor kalt et elektrisk kraftverk basert på radioisotoper (ESRP).

Et romskip fungerer akkurat som alle andre maskiner. Batteriet gir energi til å drive de innebygde systemene og starte motoren. Drivstoffet beveger seg gjennom motoren, der en kjemisk reaksjon finner sted og en reaktiv kraft genereres som driver skipet.

I drømmeskipet drives batteriet av det radioaktive forfallet av plutonium, som er den foretrukne energikilden når man flyr i det ytre solsystemet, hvor det er lite sollys. Voyager 1, Voyager 2, Cassini og New Horizons hadde alle en radioisotop strømkilde, men brukte hydrazinbrensel i en kjemisk motor som raskt drev dem til langtrekkene av solsystemet.

Ionmotoren bruker xenongass som drivstoff. Xenon er ionisert. Det elektriske feltet akselererer xenonionene, og de forlater romfartøyet i form av avgass. Deep Space 1 og Don -romfartøyet brukte denne typen motorer, men de fikk kraften fra store solcellepaneler som fungerer best i det indre solsystemet, der det meste av romfarten foregår.

Xenongass er veldig stabil. Romfartøyet kan transportere store mengder av det i beholdere under trykk. Dette gjør at flytiden kan forlenges."ESUR gir oss muligheten til å utforske alle områder av det gigantiske issystemet: ringer, satellitter og til og med magnetosfæren som omgir dem," sa Hofstadter. - Vi kan fly hvor vi vil. Vi kan bruke så mye tid der vi trenger. Dette gir oss stor handlefrihet."

Ubemannet romfartøy

Et drømmeskip med ESUR installert på det kan fly forbi ringene, månene og selve planeten 10 ganger saktere enn en enhet med en konvensjonell kjemisk forbrenningsmotor. Når du reiser med lave hastigheter, kan drømmeskipet ta skarpe bilder med høy oppløsning og lang eksponering. Men for å bruke alle egenskapene til ionmotoren trenger romskipet navigasjonsautomatisering ombord.

"Vi vet ikke nøyaktig hvor satellitten til Uranus er, og hvor romfartøyet er [i forhold til denne månen]," sa Hofstadter. De fleste av satellittene på denne planeten er bare synlige langt unna, og detaljer om deres størrelse og baner er ukjente. "På grunn av denne usikkerheten må du alltid holde god avstand til objektet du ser på for ikke å krasje inn i det," la han til.

"Men hvis det er tillit til at romfartøyet vil se plasseringen av satellitten ved hjelp av kameraet og korrigere bane, kan du komme nær satellitten og ikke krasje inn i den," sa forskeren. "Du kan komme mye nærmere enn når du forbereder et flyby fra jorden, for i dette tilfellet er kommunikasjonsforsinkelsen mer enn fem timer."

Det var ikke noe autonomt navigasjonsutstyr på dette nivået på romfartøyer før. NASAs terrengkjøretøy Curiosity har en begrenset evne til å plotte en bane mellom to punkter. Og den interplanetariske stasjonen OSIRIS-Rex vil kunne oppdage farer og stoppe prøvetaking.

Drømmeskipet vil bli mer som et ubemannet kjøretøy. For eksempel vil han vite at han må fly rundt satellitten til Uranus, Ophelia. Han vil forberede seg en lav bane over overflaten for å besøke interessante steder, for eksempel kaosområdet. Dette skipet vil også manøvrere og fly rundt uventede hindringer som skarpe klipper og steiner. Hvis han går glipp av noe interessant, vil han ha nok drivstoff til å passere nok en gang.

Trio av nedstigningsbiler

Etter å ha fått ekstra plass takket være kompakt elektronikk, samt evnen til å fly sakte og lavt over overflaten, som vil bli levert av ESUR og et autonomt navigasjonssystem, vil drømmeskipet kunne ta ombord på nedstigningsbiler som kan falt på overflaten av Uranus -satellitter uten problemer.

"Vi designet en flytur med tre små nedstigningsbiler som kunne landes på hvilken som helst av satellittene," sa Hofstadter. Størrelsene, formene og egenskapene til disse enhetene kan være alt fra enkle kameraer til et komplett sett med instrumenter for å måle tyngdekraften, jordsmonnet og til og med seismisitet.

Drømmefartøyet vil kunne undersøke alle 27 måner i Uranus, fra den største Titania til den minste Amor, hvis diameter bare er 18 kilometer. Teamet kan deretter bestemme hvordan landeren skal brukes best.

"Vi trenger ikke å bestemme på forhånd hvilke satellitter vi skal lande dem på," sa Hofstadter. “Vi kan vente til vi kommer dit. Vi kan lande alle kjøretøyer på en satellitt, og skape et lite seismisk nettverk for å lete etter måneskjelv og studere innsiden. Eller kanskje vi vil bestemme at det er bedre å lande disse kjøretøyene på tre forskjellige satellitter."

Glasur på kaken

Forskere som har utført intern forskning innrømmer at det rett og slett er urealistisk å inkludere alle disse innovative teknologiene i en flytur. Det blir veldig risikabelt og dyrt, sier Hofstadter. Dessuten kan den romtestede teknologien som brukes ombord på Cassini, New Horizons og Juno godt gjøre fascinerende vitenskapelige funn på isgigantene. Og innovasjon vil utfylle denne maskinvaren.

NASA forbereder seg foreløpig ikke på flyreiser til Uranus og Neptun. I 2017 snakket Hofstadter og hans kolleger insisterende om behovet for å fly til en av isgigantene, og nå håper de at fremtidens teknologier vil inspirere noen til å utvikle et forslag til en slik flytur.

"Det er nesten som prikken over i'en," sa han. "Vi sa at hvis du bruker ny teknologi, kan du gjøre mange nye ting, og dette vil sikre stor vitenskapelig suksess."

Anbefalt: