NASA: s nya horisontuppdrag lärde oss mycket om Pluto, isdvärgplaneten. Men rymdskeppet rusade förbi Pluto så snabbt, vi fick bara högupplösta bilder av en sida av planeten, den så kallade "mötsidan." New Horizons gav oss ett stort språng i förståelsen, men på ett sätt ställde det fler frågor än det svarade.
Nästa steg är helt klart en omloppsbana och nu börjar NASA allvarligt överväga en.
NASA har gett Southwest Research Institute (SwRI) finansiering för att börja utveckla idén. SwRI har till uppgift att undersöka "de viktiga attributen, genomförbarheten och kostnaden för ett eventuellt framtida Pluto orbiteruppdrag."
Det är långt ifrån en säker sak. Denna studie är en av tio som godkänts av NASA i förväg för nästa Planetary Science Decadal Survey. Studien kommer att utveckla designkrav för en orbiter och dess nyttolast, göra några preliminära kostnadsberäkningar och utvärdera riskerna för ny teknik som behövs för uppdraget. Resultaten av denna studie kommer att levereras till National Academy Planetary Decadal Study som börjar 2020.
New Horizons besökte Pluto innan de gick djupare in i Kuiper Belt och besökte MU69 2014, ett Kuiper Belt Object (KBO), även känt som Ultima Thule. Rymdskeppet kan till och med besöka en tredje KBO. Den föreslagna Pluto Orbiter skulle följa en liknande väg.
”Vi är glada över att få denna möjlighet att informera överläggningarna i decadalundersökningen med den här studien,” sa SwRI: s Dr. Carly Howett, som leder ansträngningen. "Vårt uppdragskoncept är att skicka ett enda rymdskepp till kretsloppet om Pluto under två jordår innan det bryts bort för att besöka minst en KBO och en annan KBO-dvärgplanet."
SwRI: s tidigare arbete med en Pluto-omloppsbana gav grunden för denna studie. År 2018 använde SwRI sina egna forskningsfonder för att utveckla idén till en orbital-turné som kan undersöka Pluto och sedan gå vidare ut i Kuiper Belt.
"... det är möjligt att använda tyngdkraftsassister från Plutos största måne, Charon, för att fly Pluto omloppsbana och gå tillbaka in i Kuiper Belt ..."
Dr. Alan Stern, Southwest Research Institute
"I en SwRI-finansierad studie som föregick denna nya NASA-finansierade studie, utvecklade vi en Pluto-system omloppsbana, som visade att uppdraget var möjligt med planerade kapacitetsskyttebilar och befintliga elektriska framdrivningssystem," säger SwRI: s Dr. Alan Stern, huvudutredare av New Horizons-uppdraget samt den SwRI-finansierade studien. ”Vi visade också att det är möjligt att använda tyngdkraftsassistenter från Plutos största måne, Charon, för att fly från Pluto omloppsbana och gå tillbaka in i Kuiper Belt för utforskning av fler KBO: er som MU69 och åtminstone en ytterligare dvärgplanet för jämförelse med Pluto. ”
Det viktigaste hinderet i ett orbiteruppdrag till Pluto är drivmedel. Det tar mycket drivmedel för att kretsa runt Pluto och studera dess månar, dess atmosfär, dess solvindinteraktioner och andra aspekter av Pluto-systemet. Men studien 2018 visade att en Pluto-orbiter kunde använda tyngdkraftsassister från Plutos satellit Charon för att studera Pluto under flera år och kunde använda samma tyngdkraftshjälp för att gå djupare in i Kuiper Belt. Detta liknar hur Cassini-uppdraget använde Saturns stora måne Titan.
"Detta är banbrytande," sade Stern om studien 2018. ”Tidigare trodde NASA och planetvetenskapssamhället att nästa steg i utforskningen av Kuiper Belt skulle vara att välja mellan" gå djup "i studien av Pluto och dess månar eller" gå bred "genom att undersöka mindre Kuiper Belt-objekt och en annan dvärgplanet för jämförelse med Pluto. Planetvetenskapssamhället diskuterade vilket var rätt nästa steg. Våra studier visar att du kan göra båda i ett enda uppdrag: det är en spelväxlare. "
2018-planen möjliggjorde också ett nära uppehåll med Charon, Plutos största satellit, liksom andra månflugor.
Tiffany Finley är en mjukvaruleder vid SwRI: s rymdvetenskapliga och tekniska avdelning. "Den här turen är långt ifrån optimerad, men den kan ändå göra fem eller fler flybys av var och en av Plutos fyra små månar, medan man undersöker Plutos polära och ekvatoriala områden med planändringar," sa Finley. "Planen möjliggör också ett omfattande närmänt möte med Charon innan du doppar ner i Plutos atmosfär för provtagning innan hantverket använder Charon en sista gång för att fly till Kuiper Belt för nya uppdrag," sade hon.
Studien 2018 visade också att en Pluto Orbiter kunde använda samma xenonjon-framdrivningssystem som Dawn-uppdraget för att resa till andra Kuiper Belt Objects. Det visade också att omloppsbotten kunde komma in i bana runt en annan dvärgplanet i Kuiper Belt.
"Vem skulle ha trott att ett enda uppdrag med redan tillgängliga elektriska framdrivningsmotorer skulle kunna göra allt detta?" Stern sa om studien 2018. ”Nu när vårt team har visat att planetvetenskapssamhället inte behöver välja mellan en Pluto orbiter eller flybys från andra kroppar i Kuiper Belt, men kan ha båda, kallar jag detta kombinerade uppdrag" guldstandarden "för framtida Pluto och Kuiper Belt-utforskning. ”
Det finns flera hinder som en Pluto Orbiter behöver hantera. En är datakommunikation. New Horizons hade bara 16 GB datalagring och tog 16 månader att överföra all information från Pluto flyby tillbaka till jorden. Det fungerar uppenbarligen inte för en orbiter. Det är en enkel sak att öka datalagring, men ett mycket kraftfullare dataöverföringssystem kommer att behövas.
Det är ett bra tecken att NASA har beslutat att finansiera en mer detaljerad studie av SwRI: s Pluto Orbiter-förslag. SwRI har en stark erfarenhet av uppdragshantering, inklusive Juno, New Horizons och IBEX. De har också utvecklat teknik och instrument för flera NASA- och ESA-uppdrag.
Tack vare New Horizons vet vi att Pluto är mycket mer komplex än vi trodde. Vi vet att ytan på Pluto är mycket mer aktiv än vi kunde ha föreställt oss. Vi vet att Pluto har en atmosfär, och vi tror att Pluto en gång hade vätska på ytan. Pluto kan också ha ett underjordiskt hav, eventuellt kopplat till Plutos så kallade hjärta, Tombaugh-regionen.
New Horizons gav oss egentligen bara en bild av Pluto. Det är en extremt lockande ögonblicksbild, men flyby varade bara ungefär 24 timmar, och det finns mycket mer att lära sig.
Mer:
- Pressmeddelande: SWRI TO PLAN PLUTO ORBITER MISSION
- Pressmeddelande 2018: SwRI TEAM GÖR BREAKTHROUGHS STUDYING PLUTO ORBITER MISSION
- NASA: Ett år senare: New Horizons 10 bästa upptäckter på Pluto
