D'eitil Úránas (R) agus Neiptiún (L) le Voyager 2, agus nocht sé airíonna, dathanna, atmaisféir agus córais fáinne an dá shaol. Tá fáinní acu araon, go leor gealaí suimiúla, agus feiniméin atmaisféaracha agus dromchla nach bhfuilimid ag fanacht ach le himscrúdú a dhéanamh. (NASA / VOYAGER 2)

Fiafraigh de Ethan: An Féidir Linn Misean Cosúil le Cassini a sheoladh chuig Úránas nó Neiptiún?

Mhúin spásárthaí Cassini de chuid NASA níos mó dúinn ná mar a shamhlaíomar riamh faoi Satarn. An bhféadfaimis rud éigin cosúil leis a dhéanamh d’Úránas agus do Neiptiún?

Ón áit a bhfuilimid sa Ghrianchóras, agus muid ag breathnú amach ar an Cruinne i bhfad i gcéin lenár réadlanna cumhachtacha talamh-bhunaithe agus spásbhunaithe tá tuairimí agus eolas tugtha dúinn nár cheap go leor againn riamh gur mhaith linn a bhaint amach. Ach níl aon rogha ann fós taisteal go dtí áit i bhfad i gcéin, mar a mhúin misin thiomnaithe do go leor de na pláinéid dúinn. In ainneoin na n-acmhainní go léir a chaith muid ar eolaíocht phláinéid, níor sheol muid ach misean amháin chuig Úránas agus Neiptiún: Voyager 2, nár eitil ach uathu. Cad iad na hionchais atá againn do mhisean orbiter chuig na saolta seachtracha sin? Sin an rud ba mhaith lenár dtacadóir Patreon Erik Jensen a fháil amach, mar a iarrann sé:

Tá fuinneog ag teacht nuair a d’fhéadfaí spásárthaí a sheoladh chuig Úránas nó Neiptiún ag úsáid Iúpatar chun borradh imtharraingthe a threisiú. Cad iad na srianta ar é seo a úsáid ach a bheith in ann moilliú go leor chun dul isteach i bhfithis timpeall na “bhfathach oighir”?

A ligean ar ghlacadh le breathnú.

Cé go léiríonn iniúchadh amhairc bearna mhór idir domhan de mhéid na Cruinne agus de mhéid Neiptiún, is é fírinne an scéil nach féidir leat a bheith ach thart ar 25% níos mó ná an Domhan agus a bheith creagach fós. Rud ar bith níos mó, agus is fathach gáis tú níos mó. Cé go bhfuil clúdaigh ollmhóra gáis ag Iúpatar agus Satarn, a chuimsíonn thart ar 85% de na pláinéid sin, tá Neiptiún agus Úránas an-difriúil, agus ba cheart go mbeadh aigéin mhóra leachtacha faoina n-atmaisféir. (INSTITIÚID LUNAR AGUS PLEANÁLA)

Áit chasta - ach go buíoch, rialta is ea an Grianchóras. Is é an bealach is fearr le dul chuig an nGrianchóras seachtrach, is é sin le rá, aon phláinéid níos faide ná Iúpatar, ná Iúpatar féin a úsáid chun cabhrú leat dul ann. San fhisic, gach uair a bhíonn réad beag agat (cosúil le spásárthach) ag eitilt ag ceann ollmhór, stadach (cosúil le réalta nó pláinéad), is féidir leis an bhfórsa imtharraingthe a threoluas a athrú go mór, ach caithfidh a luas fanacht mar an gcéanna.

Ach má tá tríú réad ann atá tábhachtach ó thaobh imtharraingthe de, athraíonn an scéal sin beagáinín, agus ar bhealach atá thar a bheith ábhartha chun an Grianchóras seachtrach a bhaint amach. Is féidir le spásárthach atá ag eitilt, abair, pláinéad atá ceangailte leis an nGrian, luas a fháil nó a chailleadh trí mhóiminteam a ghoid nó a thabhairt suas don chóras phláinéid / Sun. Is cuma leis an bpláinéad ollmhór, ach is féidir leis an spásárthach borradh (nó luasmhoilliú) a fháil ag brath ar a ruthag.

Slingshot imtharraingthe, mar a thaispeántar anseo, is ea an chaoi ar féidir le spásárthach a luas a mhéadú trí chúnamh domhantarraingthe. (WIKIMEDIA COMMONS USER ZEIMUSU)

Tugtar cúnamh domhantarraingthe ar an gcineál seo ainlithe, agus bhí sé riachtanach chun Voyager 1 agus Voyager 2 a fháil ar a mbealach amach as an nGrianchóras, agus le déanaí, chun Horizons Nua a fháil chun eitilt le Plútón. Cé go bhfuil tréimhsí fithiseacha fada 84 agus 165 bliana ag Úránas agus Neiptiún, faoi seach, tagann fuinneoga an mhisin chun iad a atarlú gach 12 bliana nó mar sin: gach uair a chríochnaíonn Iúpatar fithis.

Is gnách go mbíonn spásárthach a sheoltar ón Domhan ag eitilt ag cuid de na pláinéid istigh cúpla uair mar ullmhúchán do chúnamh domhantarraingthe ón Iúpatar. Is féidir le spásárthach atá ag eitilt ar phláinéid slingshotáil seanfhocal a fháil - is focal é slingshot imtharraingthe le haghaidh cúnamh domhantarraingthe a threisíonn é - ar luasanna agus ar fhuinneamh níos mó. Má theastaigh uainn, tá na ailínithe ceart go bhféadfaimis misean a sheoladh chuig Neiptiún inniu. Tá sé níos éasca fós Úránas a bhaint amach.

Cosán eitilte NASA don probe Messenger, a fhoirceannadh i bhfithis rathúil, seasmhach timpeall ar Mhearcair tar éis do roinnt domhantarraingthe cúnamh a thabhairt. Tá an scéal cosúil leis más mian leat dul chuig an nGrianchóras seachtrach, ach amháin má úsáideann tú domhantarraingt le cur le do luas heliocentric, seachas le dealú uaidh. (NASA / JHUAPL)

Deich mbliana ó shin, moladh misean Argo: chuirfeadh sé criosanna Iúpatar, Satarn, Neiptiún agus crios Kuiper ar foluain, le fuinneog seolta a mhairfeadh ó 2015 go 2019. Ach tá misin eitilte éasca, mar níl sin agat chun an spásárthach a mhoilliú. Tá sé níos deacra é a chur isteach i bhfithis timpeall an domhain, ach is fiú go mór é freisin.

In ionad pas amháin, is féidir le fithiseoir clúdach uile-domhain a thabhairt duit, arís agus arís eile, thar thréimhsí fada ama. Is féidir leat athruithe a fheiceáil in atmaisféar an domhain, agus é a scrúdú go leanúnach i réimse leathan tonnfhaid atá dofheicthe don tsúil dhaonna. Is féidir leat gealaí nua, fáinní nua, agus feiniméin nua nach raibh súil agat leo a fháil riamh. Is féidir leat fiú lander nó probe a sheoladh síos chuig an phláinéid nó chuig ceann dá ghealaí. Tharla sin ar fad agus níos mó cheana féin timpeall Satarn le misean Cassini a cuireadh i gcrích le déanaí.

Íomhá 2012 (L) agus íomhá 2016 (R) de chuaille thuaidh Satarn, an dá cheann tógtha le ceamara leathan-uillinn Cassini. Tá an difríocht sa dath mar gheall ar athruithe i gcomhdhéanamh ceimiceach atmaisféar Satarn, mar a tharlaíonn de bharr athruithe díreacha fótaiceimiceacha. (INSTITIÚID EOLAÍOCHTA NASA / JPL-CALTECH / SPACE)

Níor fhoghlaim Cassini faoi airíonna fisiciúla agus atmaisféaracha Satarn, cé go ndearna sé sin go hiontach. Ní dhearna sé ach íomhá agus foghlaim faoi na fáinní, cé go ndearna sé sin freisin. Rud is dochreidte ná go bhfaca muid athruithe agus imeachtaí neamhbhuana nach mbeadh tuartha againn riamh. Thaispeáin Satarn athruithe séasúracha, a fhreagraíonn d’athruithe ceimiceacha agus datha timpeall a cuaillí. D’fhorbair stoirm ollmhór ar Satarn, ag timpeallú an phláinéid agus ag maireachtáil ar feadh míonna fada. Fuarthas amach go raibh struchtúir dhíreacha ingearacha ag fáinní Satarn agus go n-athraíonn siad le himeacht ama; tá siad dinimiciúil agus níl siad statach, agus cuireann siad saotharlann ar fáil chun múineadh dúinn faoi fhoirmiú pláinéad agus gealach. Agus, lena chuid sonraí, réitíomar seanfhadhbanna agus fuaireamar rúndiamhair nua faoina ghealaí Iapetus, Titan, agus Enceladus, i measc rudaí eile.

Thar thréimhse 8 mí, phléasc an stoirm is mó sa Ghrianchóras, ag timpeallú an domhain fathach gáis ar fad agus in ann an oiread agus an Domhan 10-go-12 a fheistiú taobh istigh. (INSTITIÚID EOLAÍOCHTA NASA / JPL-CALTECH / SPACE)

Níl aon amhras ach gur mhaith linn an rud céanna a dhéanamh d’Úránas agus do Neiptiún. Moladh go leor misin fithiseáin chuig Úránas agus Neiptiún agus rinne siad é i bhfad sa phróiseas aighneachta misin, ach níor sclábhaíodh aon cheann acu le tógáil nó le heitilt. Tá fithiseoirí Úránas uile beartaithe ag NASA, an ESA, JPL, agus an Ríocht Aontaithe atá fós ag rith, ach níl a fhios ag aon duine cad atá i ndán don todhchaí.

Go dtí seo, níl staidéar déanta againn ar na saolta seo ach i gcéin. Ach tá dóchas ollmhór ann do mhisean amach anseo blianta fada as seo amach, nuair a ailíneoidh na fuinneoga seolta chun an dá shaol a bhaint amach ag an am céanna. Sa bhliain 2034, chuirfeadh misean coincheapúil ODINUS cúpla fithiseán chuig Úránas agus Neiptiún ag an am céanna. Comhfhiontar iontach a bheadh ​​sa mhisean féin idir NASA agus an ESA.

An dá fháinne dheireanacha (is forimeallaí) de Úránas, mar a d'aimsigh Hubble. Fuaireamar an oiread sin struchtúir i bhfáinní istigh Úránas ó eitilt Voyager 2, ach d’fhéadfadh orbiter níos mó a thaispeáint dúinn. (NASA, ESA, AGUS M. SHOWALTER (INSTITIÚID SETI))

Ceann de na príomh-mhisin aicme shuaitheanta a moladh do shuirbhé decadal eolaíochta pláinéadach NASA in 2011 ba ea probe Úránas agus orbiter. Rangaíodh an misean seo mar thríú tosaíocht, taobh thiar de rover Mars 2020 agus orbiter Europa Clipper. D’fhéadfadh probe-agus-orbiter Úránas seoladh le linn na 2020idí le fuinneog 21 lá gach bliain: nuair a shroich an Domhan, Iúpatar, agus Úránas na suíomhanna is fearr. Bheadh ​​trí ionstraim ar leithligh ag an bhfithiseán atá deartha chun airíonna éagsúla Úránas, a fháinní agus a ghealaí a íomháú agus a thomhas. Ba cheart go mbeadh aigéin ollmhóra leachtacha ag Úránas agus Neiptiún faoina n-atmaisféir, agus ba cheart go mbeadh orbiter in ann é a fháil amach go cinnte. Thomhaisfeadh an probe atmaisféarach móilíní a chruthaíonn scamall, dáileadh teasa, agus conas a d’athraigh luas na gaoithe le doimhneacht.

Scrúdódh misean ODINUS, a mhol an ESA mar chomhfhiontar le NASA, Neiptiún agus Úránas le dhá shraith fithiseoirí. (FOIREANN ODINUS - MART / ODINUS.IAPS.INAF.IT)

Molta ag clár Cosmaí Vision an ESA, téann misean Bunús, Dinimic, agus Taobh istigh an Chórais Neiptiún agus Úráin (ODINUS) níos faide fós: an coincheap seo a leathnú go dtí dhá fhithis cúpla, a chuirfeadh ceann chuig Neiptiún agus ceann chuig Úránas. D’fhéadfadh fuinneog seolta i 2034, áit a n-ailíníonn an Domhan, Iúpatar, Úránas, agus Neiptiún i gceart, iad a chur amach ag an am céanna.

Tá misin Flyby iontach maith don chéad teagmháil, mar is féidir leat an oiread sin a fhoghlaim faoi dhomhan trína fheiceáil gar dó. Tá siad iontach maith freisin toisc go bhféadann siad iliomad spriocanna a bhaint amach, cé go bhfuil fithiseoirí greamaithe de cibé domhan a roghnaíonn siad fithis. Faoi dheireadh, caithfidh orbiters breosla a thabhairt ar bord chun dónna a dhéanamh, moilliú agus dul isteach i bhfithis cobhsaí, rud a fhágann go mbeidh misean i bhfad níos costasaí. Ach ba mhaith liom a mhaíomh go bhfuil níos mó i gceist leis an eolaíocht a gheobhaidh tú as fanacht go fadtéarmach timpeall ar phláinéid.

Nuair a fhithisíonn tú domhan, is féidir leat é a fheiceáil ó gach taobh, chomh maith lena fháinní, a ghealaí, agus an chaoi a n-iompraíonn siad le himeacht ama. Buíochas le Cassini, mar shampla, fuaireamar amach go raibh fáinne nua ann a tháinig ón Phoebe astaróideach a gabhadh, agus a ról i ndorchaigh ach leath de ghealach mistéireach Iapetus. (AER & SPÁS SMITHSONIAN, DERIVED FROM NASA / CASSINI IMAGES)

Ní ó éachtaí teicniúla a thagann na teorainneacha reatha ar mhisean mar seo; tá an teicneolaíocht ann chun é a dhéanamh inniu. Is iad na deacrachtaí:

  • Polaitiúil: toisc go bhfuil buiséad NASA teoranta agus teoranta, agus go gcaithfidh a acmhainní freastal ar an bpobal ar fad,
  • Fisiciúil: mar gheall ar fiú an fheithicil ardaitheoir trom nua de chuid NASA, an leagan neamhbhrúite den SLS, ní féidir linn ach méid teoranta maise a sheoladh chuig an gcóras gréine seachtrach, agus
  • Praiticiúil: mar gheall ar na faid dochreidte seo ón nGrian, ní dhéanfaidh painéil ghréine. Teastaíonn foinsí radaighníomhacha uainn chun spásárthaí a thiomáint i bhfad i gcéin, agus b’fhéidir nach mbeidh go leor againn chun an obair a dhéanamh.

B’fhéidir gurb é an ceann deireanach sin, fiú má ailíníonn gach rud eile, an déileálaí.

Millíní ocsaíd Plútóiniam-238 ag lasadh óna teas féin. Chomh maith leis sin a tháirgtear mar fhotháirge imoibriúcháin núicléacha, is é Pu-238 an radanúiclíd a úsáidtear chun feithiclí domhain-spáis a chumhacht, ó Mars Curiosity Rover go spásárthaí ultra-i bhfad i gcéin Voyager. (ROINN FUINNEAMH na SA)

Is iseatóp é Plútóiniam-238 a cruthaíodh i bpróiseáil ábhar núicléach, agus tagann an chuid is mó dár siopaí uaidh ó am nuair a bhíomar ag cruthú agus ag carnadh airm núicléacha go gníomhach. Bhí an úsáid a bhaintear as mar ghineadóir teirmileictreach raidiseatóp (RTG) iontach do mhisin chun na Gealaí, Mars, Iúpatar, Satarn, Plútón agus mhaolaigh tóireadóirí spáis domhain, lena n-áirítear na spásárthaí Ceannródaí agus Voyager.

Stopamar lena tháirgeadh i 1988, agus tá laghdú tagtha ar ár roghanna chun é a cheannach ón Rúis de réir mar a stop siad á tháirgeadh freisin. Tá tús curtha le hiarracht le déanaí Pu-238 nua a dhéanamh i Saotharlann Náisiúnta Oak Ridge, ag táirgeadh thart ar 2 unsa faoi dheireadh 2015. D’fhéadfadh forbairt leanúnach ansin, chomh maith le Ontario Power Generation, dóthain a chruthú chun misean a chumhachtú faoi na 2030idí. .

Fuála le chéile de dhá risíocht 591-s a fhaightear trí scagaire soiléir an cheamara leathan uillinne ó Voyager 2, a thaispeánann córas fáinne iomlán Neiptiún leis an íogaireacht is airde. Tá go leor cosúlachtaí idir Úránas agus Neiptiún, ach d’fhéadfadh misean tiomnaithe difríochtaí gan fasach a bhrath freisin. (NASA / JPL)

An níos gasta a bhíonn tú ag bogadh nuair a thagann tú ar phláinéid, is mó breosla a chaithfidh tú a chur ar do spásárthach chun moilliú agus tú féin a chur isteach i bhfithis. Maidir le misean go Plútón, ní raibh seans ar bith ann; Bhí New Horizons ró-bheag agus bhí a luas i bhfad ró-mhór, móide tá mais Phlútón íseal go leor chun iarracht a dhéanamh fithiseán a chur isteach. Maidir le Neiptiún agus Úránas, go háirithe má roghnaíonn muid na cúnamh domhantarraingthe ceart ón Iúpatar agus b’fhéidir Satarn, d’fhéadfadh sé seo a bheith indéanta. Más mian linn dul díreach chuig Úránas, d’fhéadfaimis seoladh aon bhliain le linn na 2020idí. Ach más mian linn dul ar a son beirt, rud a dhéanaimid, is é 2034 an bhliain atá le dul! D’fhéadfadh cuma Neiptiún agus Úránas a bheith cosúil linne i dtéarmaí mais, teochta agus achair, ach d’fhéadfadh siad a bheith i ndáiríre chomh difriúil leis an Domhan ón Véineas. Níl ach bealach amháin le fáil amach. Le beagán ádh, agus go leor infheistíochta agus obair chrua, b’fhéidir go bhfaighfimid amach laistigh dár saolré.

Seol isteach do chuid ceisteanna Iarr ar Ethan chuig startwithabang ag gmail dot com!

(Nóta: Buíochas le tacadóir Patreon Erik Jensen as a iarraidh!)

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar ag Ethan, Beyond The Galaxy, agus Treknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive.