Voyager 2 Uran (R) va Neptun (L) tomonidan uchib o'tdi va ikkala dunyoning xususiyatlari, ranglari, atmosferasi va uzuk tizimlarini ochib berdi. Ularning ikkalasida ham halqalar, ko'plab qiziqarli oylar va biz o'rganishni kutayotgan atmosfera va sirt hodisalari mavjud. (NASA / VOYAGER 2)

Etandan so'rang: Biz Uranga yoki Neptunga Kassini o'xshash missiyani yuboramizmi?

NASAning Kassini kosmik kemasi bizga Saturn haqida tasavvur qilganimizdan ham ko'proq narsani o'rgatdi. Uran va Neptunga o'xshash narsani qila olamizmi?

Quyosh sistemasida bo'lganimizdan, uzoq olamni bizning kuchli yerga asoslangan va kosmosga asoslangan rasadxonalarimiz yordamida o'rganish, ko'pchiligimiz hech qachon erishamiz deb o'ylamagan fikrlar va bilimlarni berdi. Ko'p sayyoralar bizga o'rgatganidek, haqiqatan ham uzoq joyga sayohat qilish uchun hech qanday o'rin yo'q. Sayyoralar haqidagi fanga sarflagan barcha manbalarimizga qaramay, biz faqat Uran va Neptunga bitta vazifani yuborganmiz: Voyager 2 ular tomonidan amalga oshirilgan. Bu tashqi dunyo uchun orbiter vazifasini bajarish uchun bizning istiqbollarimiz qanday? Patreon tarafdorimiz Erik Jensen so'raganidek, buni bilishni istaydi:

Kosmik kemalarni tortishish kuchini oshirish uchun Yupiter yordamida Uranga yoki Neptunga yuborish mumkin bo'lgan oyna mavjud. Buni ishlatishda qanday to'siqlar mavjud, ammo "muz devlari" atrofida orbitaga chiqish uchun etarlicha sekinlashishga qodirmi?

Keling, ko'rib chiqamiz.

Vizual tekshirish Yer o'lchami va Neptun o'lchamidagi olamlar o'rtasida katta bo'shliqni ko'rsatgan bo'lsa-da, haqiqat shundaki, siz Yerdan atigi 25% kattaroq bo'lib, tosh bo'lib qolishingiz mumkin. Katta narsa bor, va siz ko'proq gaz gigantisiz. Yupiter va Saturn sayyoralarning 85 foizini tashkil etadigan ulkan gazli konvertlarga ega bo'lishiga qaramay, Neptun va Uran juda farq qiladi va atmosferasi ostida katta suyuq suyuqliklarga ega bo'lishi kerak. (Oy va reja instituti)

Quyosh sistemasi juda murakkab, ammo shukrki, doimiy joy. Tashqi Quyosh tizimiga kirishning eng yaxshi usuli, ya'ni Yupiterdan tashqaridagi har qanday sayyora, u erga borishingizga yordam berish uchun Yupiterdan foydalanishdir. Fizikada, qachonki siz biron bir kichik jismga (kosmik kema kabi) massiv, harakatsiz (yulduz yoki sayyora kabi) uchayotganingizda, tortishish kuchi o'z tezligini keskin o'zgartirishi mumkin, ammo uning tezligi avvalgidek qolishi kerak.

Ammo agar gravitatsion ahamiyatga ega bo'lgan uchinchi ob'ekt bo'lsa, u voqea biroz o'zgaradi va tashqi Quyosh tizimiga chiqish uchun juda muhimdir. Aytaylik, Quyosh bilan bog'langan sayyora tomonidan uchadigan kosmik kema, sayyora / Quyosh tizimiga o'g'irlash yoki berish qobiliyatidan foydalanib tezlikni yo'qotishi yoki yo'qotishi mumkin. Katta sayyora bunga ahamiyat bermaydi, ammo kosmik kemasi traektoriyasiga qarab kuchayishi (yoki sekinlashishi) mumkin.

Gravitatsion sling, bu erda ko'rsatilgandek, kosmik apparati tortishish yordami yordamida tezligini qanday oshirishi mumkin. (WIKIMEDIA ZEIMUSU foydalanuvchisiga murojaat qiladi)

Ushbu turdagi manevr tortishish yordamchisi sifatida tanilgan va Voyager 1 va Voyager 2 ni Quyosh tizimidan chiqishda va yaqinda Yangi Ufqlarni Pluton orqali uchib ketishda muhim bo'lgan. Uran va Neptunning ajoyib orbital davri 84 va 165 yilni tashkil etgan bo'lsa ham, mos keladigan oynalar har 12 yilda yoki bir marta takrorlanadi: har safar Yupiter orbitani tugatgandan so'ng.

Yerdan uchirilgan kosmik kema, odatda Yupiterning tortishish yordamiga tayyorgarlik ko'rish uchun ba'zi ichki sayyoralar tomonidan bir necha marta uchib ketadi. Sayyora tomonidan uchib o'tadigan kosmik kema misli ko'rilmagan suratga tushishi mumkin - gravitatsion slingshot - bu tortishish kuchi degan ma'noni anglatadi, bu esa uni tezlashtiradigan va tezroq ishlashga imkon beradi. Agar xohlamoqchi bo'lsak, bugungi kunda Neptunga o'z missiyamizni boshlashimiz mumkin. Uranga yaqinroq bo'lish osonroq.

NASA Messenger zondining uchish yo'li, u bir qator tortishish yordami bilan Merkuri atrofida muvaffaqiyatli va barqaror orbitada joylashgan. Agar siz tashqi Quyosh tizimiga borishni istasangiz, u holda siz geliotsentrik tezligingizdan tortib olish o'rniga tortishish kuchini ishlatmasangiz, voqea shunga o'xshash. (NASA / JHUAPL)

O'n yil oldin Argo missiyasi taklif qilingan edi: u Yupiter, Saturn, Neptun va Kuiper kamariga ega ob'ektlarni uchirib, 2015 yildan 2019 yilgacha davom etadigan ochilish oynasi bilan. Ammo uchib o'tish vazifalari oson, chunki sizda yo'q. kosmik kemani sekinlashtirish uchun. Uni butun dunyo bo'ylab orbitaga kiritish osonroq, ammo bundan ham ko'proq foyda ko'radi.

Bitta o'tish o'rniga, orbiter sizga uzoq vaqt davomida sizni bir necha marotaba dunyo bo'ylab qamrab olishga imkon beradi. Siz dunyo atmosferasidagi o'zgarishlarni ko'rishingiz va inson ko'ziga ko'rinmaydigan to'lqin uzunliklarida doimiy ravishda o'rganishingiz mumkin. Siz yangi oylarni, yangi uzuklarni va siz hech qachon kutmagan yangi hodisalarni topishingiz mumkin. Siz hatto sayyora yoki zondni sayyoraga yoki uning oylaridan biriga yuborishingiz mumkin. Bularning barchasi va yaqinda Saturn atrofida Kassini missiyasi bilan sodir bo'lgan.

2012 (L) va 2016 (R) Saturn shimoliy qutbining Cassini keng burchakli kamerasi bilan olingan surati. Rangning farqi to'g'ridan-to'g'ri fotokimyoviy o'zgarishlar natijasida yuzaga kelgan Saturn atmosferasining kimyoviy tarkibidagi o'zgarishlar bilan bog'liq. (NASA / JPL-CALTECH / FOYDALI ILMIY INSTITUT)

Kassini Saturnning jismoniy va atmosfera xususiyatlari haqida shunchaki ma'lumotga ega emas edi, ammo bu juda ajoyib edi. Bu shunchaki halqalarni tasvirlash va o'rganish haqida emas, garchi u ham buni amalga oshirgan bo'lsa ham. Eng ajablanarlisi shundaki, biz ilgari hech qachon taxmin qilmagan o'zgarishlar va vaqtinchalik voqealarni kuzatganmiz. Saturn o'zining qutblari atrofidagi kimyoviy va rang o'zgarishiga mos keladigan mavsumiy o'zgarishlarni namoyish etdi. Saturnda ulkan bo'ron paydo bo'lib, u sayyorani qurshab oldi va bir necha oy davom etdi. Saturn halqalarida zich vertikal tuzilmalar va vaqt o'tishi bilan o'zgarishi aniqlandi; ular dinamik va statik emas va bizga sayyora va oyning paydo bo'lishi haqida ma'lumot beradigan laboratoriyani taqdim etadi. Va uning ma'lumotlari bilan biz eski muammolarni hal qildik va boshqalar qatori Iapetus, Titan va Enceladus oylari haqida yangi sirlarni ochdik.

8 oy ichida Quyosh tizimidagi eng katta bo'ron g'azabga kelib, butun gigant dunyoni qurshab oldi va ichida 10 dan 12 gacha erni sig'dira oldi. (NASA / JPL-CALTECH / FOYDALI ILMIY INSTITUT)

Uran va Neptun uchun ham xuddi shunday qilishni istashimizga shubha yo'q. Uran va Neptunga sayyoralarni aylanib o'tish bo'yicha ko'plab missiyalar taklif qilingan va ular missiyani topshirish jarayonida juda uzoq bo'lgan, ammo ularning hech biri qurilishi yoki uchishi rejalashtirilgan emas. NASA, ESA, JPL va Buyuk Britaniyada hammasi hamon ishlayotgan Uran orbitalarini taklif qilishdi, ammo kelajak nima bo'lishini hech kim bilmaydi.

Hozircha biz bu olamlarni faqat uzoqdan o'rganganmiz. Ammo oradan yillar o'tib, ikkala dunyoga kirish uchun ochiladigan derazalar bir vaqtning o'zida hizalanadigan kelajakdagi missiyaga katta umid bor. 2034 yilda kontseptual ODINUS missiyasi bir vaqtning o'zida Uran va Neptunga egizak orbitalarini yuboradi. Missiyaning o'zi NASA va ESA o'rtasidagi ajoyib va ​​qo'shma korxona bo'lishi kerak edi.

Xubl tomonidan kashf qilingan Uranning oxirgi ikkita (eng tashqi) uzuklari. Biz

2011 yilda NASAning sayyoraviy ilmiy o'n kunlik so'roviga taklif qilingan eng asosiy, eng muhim vazifalardan biri Uranni tekshirish va orbiter edi. Ushbu missiya Mars 2020 roveri va Europa Clipper orbiteridan keyin uchinchi o'rinni egalladi. Uran zond va orbiterini 2020 yil davomida har yili 21 kunlik derazasi bilan ochishi mumkin edi: qachonki Yer, Yupiter va Uran optimal pozitsiyalarga etganida. Orbitada Uranning turli xil xususiyatlarini, uning halqalarini va oylarini tasvirlash va o'lchash uchun mo'ljallangan uchta alohida asbob mavjud edi. Uran va Neptun atmosferasi ostida ulkan suyuq okeanlarga ega bo'lishi kerak va orbiter buni aniq bilishi kerak. Atmosfera zondida bulut hosil qiluvchi molekulalar, issiqlik tarqalishi va shamol tezligining chuqurlik bilan o'zgarishi o'lchanadi.

ESA tomonidan NASA bilan qo'shma korxona sifatida taklif qilingan ODINUS missiyasi Neptunni ham, Uranni ham egizak orbitali kashf etgan. (ODINUS TEAM - MART / ODINUS.IAPS.INAF.IT)

ESAning Kosmik Vizion dasturi tomonidan taklif qilingan Neptuniya va Uran tizimlari (ODINUS) ning kelib chiqishi, dinamikasi va ichki makonlari (ODINUS) bundan ham uzoqroqqa boradi: ushbu kontseptsiyani ikkita Neptunga va bittasini Uranga yuboradigan ikkita egizak orbitasigacha kengaytirish. 2034 yilda ishga tushirish oynasi, unda Yer, Yupiter, Uran va Neptun barchasini bir-biriga moslashtirib, ikkalasini ham bir vaqtning o'zida yuborishlari mumkin.

Flyby missiyalari birinchi uchrashuvlar uchun juda yaxshi, chunki siz dunyo haqida juda ko'p narsalarni bilib olishingiz mumkin. Ular shuningdek juda zo'r, chunki ular bir nechta maqsadlarga erishishlari mumkin, va orbitalar ular orbitani tanlagan har qanday dunyoda qolib ketishadi. Va nihoyat, orbitalar yonishni amalga oshirishi, sekinlashishi va barqaror orbitaga chiqishi uchun vazifani ancha qimmatga keltirishi uchun kemaga yoqilg'i olib kelishi kerak. Ammo sayyorada uzoq muddatli qolish haqidagi fan, men buni tasdiqlashdan tashqari ko'proq narsani anglatadi.

Dunyoni aylanib chiqqanda, siz uni har tomondan, shuningdek halqalarini, oylarini va vaqt o'tishi bilan o'zlarini qanday tutishini ko'rishingiz mumkin. Masalan, Kassini tufayli biz qo'lga olingan asteroid Fibesdan kelib chiqqan yangi uzuk mavjudligini va uning sirli Oy Yapetasining faqat yarmini qorong'ilashtirishdagi rolini topdik. (NASA / KASSINI Rasmlaridan olingan SMITSONIYA HAVOI VA KOSMA)

Hozirgi kabi vazifalarni bajarishdagi cheklovlar texnik yutuqlardan kelib chiqmaydi; bugungi kunda buni amalga oshirish uchun texnologiya mavjud. Qiyinchiliklar:

  • Siyosiy: chunki NASA byudjeti cheklangan va cheklangan va uning manbalari butun jamoaga xizmat qilishi kerak,
  • Jismoniy: NASA-ning yangi og'ir yuk ko'taruvchi transport vositasi, SLS-ning burilmagan versiyasi bo'lsa ham, biz cheklangan miqdordagi massani tashqi quyosh tizimiga yuborishimiz mumkin, va
  • Amaliy: chunki Quyoshdan ajoyib masofalarda quyosh panellari ishlamaydi. Bu uzoqdagi kosmik kemani quvvatlantirish uchun bizga radioaktiv manbalar kerak va bizda bu ishni bajarish uchun etarli bo'lmasligi mumkin.

Bu oxirgi, hatto hamma narsa uyg'un bo'lsa ham, diler bo'lishi mumkin.

Plutonium-238 oksidi pelleti o'z issiqligidan yonmoqda. Yadro reaktsiyalarining qo'shimcha mahsuloti sifatida ishlab chiqarilgan Pu-238 - bu Mars Curiosity Roverdan tortib to Voyager kosmik kemasigacha bo'lgan kosmik transport vositalarini quvvatlantirish uchun ishlatiladigan radionuklid. (AQSh ENERGIYA BOSHQARMASI)

Plutonium-238 - bu yadroviy materialni qayta ishlashda yaratilgan izotop va uning ko'pgina do'konlari biz yadroviy qurollarni faol ravishda yaratayotgan va yig'ayotgan paytdan kelib chiqadi. Uning radioizotop termoelektr generatori (RTG) sifatida ishlatilishi Oyga, Marsga, Yupiterga, Saturnga, Plutonga va Pioner va Voyager kosmik kemalarini o'z ichiga olgan chuqur kosmik zondlarni o'ldirishda juda ajoyib bo'lgan.

Ammo biz 1988 yilda uni ishlab chiqarishni to'xtatdik va uni Rossiyadan sotib olish imkoniyatlari pasayib ketdi, chunki ular ham uni ishlab chiqarishni to'xtatdilar. Yaqinda Oak Ridge milliy laboratoriyasida yangi Pu-238-ni ishlab chiqarish boshlandi, 2015 yil oxiriga kelib, taxminan 2 untsiya ishlab chiqarildi. U erda davom etayotgan rivojlanish, shuningdek Ontario Power Generation tomonidan 2030 yillarga qadar missiyani boshqarishga etarlidir .

Voyager 2-dan olingan keng burchakli kameraning aniq filtri orqali olingan 591-sekundli ikkita ekspozitsiyalar bir-biriga tikilgan bo'lib, Neptunning eng yuqori sezgirlik tizimiga ega. Uran va Neptunning o'xshash jihatlari ko'p, ammo bag'ishlangan missiya misli ko'rilmagan farqlarni ham aniqlashi mumkin. (NASA / JPL)

Sayyoraga duch kelganingizda qanchalik tez harakat qilsangiz, sekinlashishi va o'zingizni orbitaga kiritishi uchun kosmik kemangizga shuncha ko'p yoqilg'i sarflashingiz kerak bo'ladi. Plutonga sayohat qilish uchun imkoniyat yo'q edi; Yangi ufqlar juda kichik edi va uning tezligi juda katta edi, shuningdek Plutonning massasi orbital joylashtirish uchun juda past edi. Ammo Neptun va Uran uchun, ayniqsa, biz Yupiter va ehtimol Saturndan tortishish kuchini to'g'ri tanlasak, buni amalga oshirish mumkin. Agar biz faqat Uranga borishni istasak, 2020 yilda istalgan yilni boshlashimiz mumkin. Ammo, agar biz ikkalasini ham bajarishni istasak, 2034 yil juda yaxshi! Neptun va Uran massa, harorat va masofa jihatidan bizga o'xshash bo'lib ko'rinishi mumkin, ammo ular haqiqatan ham Yerdan Veneradan farqli ravishda farq qilishi mumkin. Buni aniqlashning faqat bitta usuli bor. Bir oz omad va katta miqdordagi sarmoyalar va mashaqqatli mehnat bilan biz hayotimiz davomida nimani bilib olishimiz mumkin.

O'zingizning savol-javoblaringizni elektron pochta orqali elektron pochta manziliga gwm dot com manzilida yuboring.

(Izoh: Patreon tarafdorlari Erik Jensenga savol berganingiz uchun tashakkur!)

Portlash bilan boshlanadi, endi Forbesda va Patreon tarafdorlari tufayli O'rta nashrda qayta nashr etiladi. Ethan "Galaktikadan tashqari" va "Treknologiya" nomli ikkita kitobning muallifi: Tricorders dan Warp Drive-ga qadar Star Trek haqidagi fan.