Astronautika: misije

U naučnoj zajednici postoji određeni konsenzus da sledeća Nasina skupa misija – klase 'Flagship' – mora da cilja ili na Veneru, ili na Uran i Neptun (Mars ima sopstveni nezavisni istraživački program). Istraživanje Venere je moguće pomoću misija tipa 'Discovery' ili 'New Frontiers', koje su jednostavnije i jeftinije, ali kvalitetno istraživanje ledenih divova praktično je nemoguće ukoliko ne bude uključena složena i napredna sonda. Na zahtev američkog Kongresa, NASA je 2015. započela proučavanje mogućnosti slanja misije na Uran i Neptun otprilike oko 2030. godine, o čemu sam krajem prošle godine napisao veliku seriju priča. Nažalost, priroda se urotila ne bi li ovu misiju učinila sve sem jednostavnom.

UN1
Neptun ili Uran? Uran ili Neptun? Ili oboje?

Glavni problem nije samo što je skuplje, nego je tehnički i mnogo složenije posetiti dva džinovske planete jednom sondom. Izuzetno poravnavanje planeta iz vremena 'Voyagera' je daleka prošlost, i gotovo je nemoguće izvršiti misiju preletanja iznad obe planete jednim brodom. Naravno (a kako bi drugačije), naučna zajednica zahteva orbiter, odnosno sondu koja bi ostala da kruži oko planete kako bi mogla detaljno da je prouči. Naravno, idealno bi bilo poslati dve sonde, ali to je daleko komplikovanije i skuplje od jedne. Alternativa je poslati jedan orbiter na jedan od dva sveta, ali koji odabrati?

UN2
Karakteristike sistema Urana i Neptuna.

Nakon posete 'Voyagera 2' Uranu i Neptunu 1986. i 1989. godine, uvrežilo se mišljenje da je Uran mnogo 'dosadniji' od Neptuna, stoga su gotovo svi predlozi misija do pre nekoliko godina planirali proučavanje dalje planete Sunčevog sistema. No promatranja zemaljskim teleskopima i kosmičkim teleskopom 'Hubble' pokazala su da Uran ima vrlo aktivnu atmosferu. Pored toga, sateliti Uran čine najmanje poznati satelitski sistem čitavog Sunčevog sistema. Kao dodatak, Uran je mnogo bliži od Neptuna[1], tako da je vreme leta do ove planete mnogo kraće nego što je potrebno da se dosegne Neptun, što je značajna prednost prilikom planiranja misije ovog tipa.

UN3
Karakteristike Urana (levo) i Neptuna.

Iz tog razloga, većina misija predloženih u poslednjih nekoliko godina je ukazivala na važnost proučavanja oba ledena džina. Međutim, Pluton je tokom posete sonde 'New Horizons' 2015. otkrio ogromnu složenost i probudio zanimanje za proučavanje ostalih tela Kuiperovog pojasa. A upravo je Neptunov najveći mesec Triton zarobljeni objekat Kajperovog pojasa. Prema teorijskim modelima, Pluton i Triton bi mogli da imaju podzemne vodene okeana (ili bolje rečeno, vodene plaštove). Zbog toga je prema Nasinim smernicama Triton počeo da se smatra za kandidata za 'okeanski svet' i stoga je Neptunovo istraživanje dobilo prioritet u odnosu na Uran. S druge strane, optimalni lansirni prozor za Uran se zatvara 2029. godine, dok će se Neptunov otvoriti 2031. i 2032. Ako se ovi lansirni prozori ne iskoriste, trebalo bi za sledeće pričekati do sredine 40-ih.

UN4
Mogući modeli unutrašnjosti Urana i Neptuna.

UN5
Moguća građa ledenih džinova.

Kakav je trenutni scenario? U Londonu je ovih dana održan kongres 'Icy Giants Systems 2020' i upravo je jedno od pitanja koja je postavljeno tamo je bilo kojem sistemu treba dati prednost. Za to je ključno razmotriti egzoplanetnu perspektivu. Ledeni divovi su, uz super-Zemlje, najzastupljeniji tip vansolarnih planeta, pa interes za njihovo istraživanje nije ograničen samo na bolje poznavanje Sunčevog sistema, već su oni ključni delovi za razumijevanje većine planetarnih sistema oko druge zvezde U tom smislu, najrazumnije bi bilo proučiti jednog 'standardnog' ledenog džina. Ali kojeg od ova dva? Odgovor je: ne znamo. Uprkos očiglednim sličnostima, dva su sveta vrlo različita, čak i ako ne uzimamo u razmatranje njihove mesece. Uran je divovska planeta sa unutrašnjošću koji stvara manje topline, dok Neptun ima moćniji izvor unutarnje toplote[2], dihotomiju koja se ogleda u atmosferskoj aktivnosti.

UN6
Četiri glavne opcije za proučavanje Urana i Neptuna koje je NASA predložila u svojoj preliminarnoj studiji 2016. S leva: Neptunov orbiter s atmosferskom sondom i jonskim stepenom SEP, Uranova sonda s atmosferskom sondom, Uranov orbiter s atmosferskom sondom i Uranov orbiter bez atmosferske sonde.

Moguće je da je ta osobenost Urana nastala usled brutalnog (s)udara ogromne protoplanete u vreme formiranja Sunčevog sistema, što bi moglo da posluži i kao objašnjenje današnjeg nagiba ose rotacije planete i ravni satelita od 98°. Ako je to slučaj, onda je Neptun referentni ledeni džin, a Uran 'izuzetak'. Međutim, nismo sigurni da je ovaj scenarijo tačan. Da budemo iskreni, o ovim planetima ne znamo gotovo ništa. Naprimjer, nismo sigurni ni da su uistinu 'ledeni džinovi'. Neki modeli sugerišu da bi udeo leda u njima vrlo nizak, gotovo kao u Plutonu, i da bi, dakle, pre mogli da budu 'kameni džinovi'.

UN7
Uran (gornje red) i Neptun.

Zaključak? Moramo da proučimo obe planeta kako bi smo eliminisali sumnje. Ali ne da ih proučavamo 'plitko', već bi trebali da pošaljemo orbitere oko oba sveta. Svaki bi brod morao da bude opremljen atmosferskom sondom, jer naučna zajednica smatra da je prioritet izmeriti proporcije izotopa određenih elemenata – posebno inertnih gasova – da bi se rekonstruirala istorija ovih planeta. Te sonde bi stvorile i vertikalni profil atmosferskog pritiska i temperature do pritiska od 5 do 10 bara, što bi nam pružilo priliku da prepoznamo različite modele planetnih formiranja.

UN8
Uran kako ga je video Keckov teleskop 2004.

Najnoviji predlozi sondi za izučavanje Urana i Neptuna vraćaju koncept aerohvatanja u modu, ideju koja bi uštedela ogromnu količinu goriva. Te se uštede bi mogle da se iskoriste za povećanje težine naučne opreme, poput atmosferske sonde. U zavisnosti od mase sonde i rakete, vreme leta do Urana, u prozorima za lansiranje od 2024, iznosi od 6 do 12 godina, dok za Neptun od 8 do 13 godina. Ta bi vremena mogla da se postignu zahvaljujući upotrebi gravitacionih manevara. Naprimer, neke trajektorije uključuju prelete pored Venere, Zemlje, Marsa i Jupitera. Pored toga, vreme se može još više smanjiti primenom stepeni sa električnim pogonom (SEP) sa ionskim ili plazmenim motorima.

UN9
Primer trajektorije aerohvatanja u slučaju Urana.

UN10
Koncept atmosferske sonde za proučavanje Urana i Neptuna.

Predlog koji je na pomenutom kongresu 'Icy Giants System' pokrenuo John Elliott (JPL), sastoji se od dve sonde koje bi trebale da polete u februaru 2031. godine jednom Nasinom raketom 'SLS'. Dve sonde bi proletele pored Jupitera 2032. i razdvojile se. Sonda za Neptun bi trebala da stignr u septembru 2044, dok bi sonda za Uran koristila SEP stepen do šeste astronomske jedinice kako bi ubrzala svoje putovanje i stigla do Urana u aprilu 2042. Evropska kosmička agencija (ESA) je zainteresovana za sudelovanje u misiji za Uran i Neptun. ESA bi mogao da upravlja naučnim instrumentima ili atmosferskim subsondama, mada se ne planira mogućnost izgradnje nijedne sonde, barem ne pre 2040.

UN11
Predlog misije JPL sa dve sonde koje bi lansirala jedna 'SLS' raketa
(https://twitter.com/hbhammel).

NASA još nije donijela odluku u vezi 'Flagship' misijom na Uran i Neptun. Broj fascinantnih ciljeva u Sunčevom sistemu koji zahtevaju pažnju ne prestaje da raste: Venera, Enceladus, Titan itd. Ali je nemoguće da imamo pregled Sunčevog sistema a da ne znamo gotovo ništa o polovini džinovskih planeta koji se okreću oko Sunca, planeta koji su ujedno i predstavnici neverojatno čestih tipova svetova u Galaksiji.

UN12
Uran kojeg je 'Voyager 2' snimio 25. januara 1986. nakon sastanka. Nemoguće je ovakvu perspektivu dobiti sa Zemlje. (NASA / JPL).

 

[1] U našoj knjizi 'Velika otkrića i pronalasci...' lepo piše: 'Osma i ujedno najudaljenija planeta solarnog sistema je Neptun – skoro je 50% udaljeniji od Sunca od Urana... Manji je od njega ali ima veću masu, te je po tom pitanju treća planeta sistema'.

[2] Uran zrači10% više energije nego što je prima od Sunca, dok Neptun zrači 260% više nego što prima. Niko ne shvata ove mehanizme...


Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Komentari   

ddragovic
0 #4 ddragovic 31-01-2020 20:14
Ljubomire, gledaš pomalo idealistički na ovo. Dok se dođe do realizacije projekta, potrebno je proći neverovatno gusto sito. Ako čitaš ovo što povremeno pišem, da naučnici i inženjeri nikad nemaju nesavladive probleme, čak i kada se nalaze u kosmosu a kamoli dok su još na Zemlji.
Velika je iluzija nas amatera da se NASA trudi da da veliki doprinos nauci i da samo sede i smišljaju kako to izvesti. Samo 30% budžeta ide za to, a i to se deli na plate, održavanja, proučavanje Zemlje itd. Jel ti nije sumnjivo da nijedan privatnik neće da da ni dinara za daleke misije? Boli ga uvo za misiju koja će da traje 20 godina.
ddragovic
0 #3 ddragovic 31-01-2020 20:04
Vukašine, mislim da sve ovo treba shvatiti samo kao intelektualu vežbu i svojevrsno 'pranje para'. Ameri su mastori za to - rade paralelno na desetinama predloga za buduće misije, pa ko prođe na konkursu. Povremeno nekom kane neka kinta iz nekog fonda, a glavnica stiže tek ako uđeš u neki program, što ti i dalje ne garantuje da ćeš biti lansiran. Ako si inženjer/naučni k, često imaš samo jedan pokušaj u karijeri, jer ako tvoj projekat ne prođe, nema popravnog za tebe jer ideš u penziju... Rusi su prevara, i od njihovog međuplanetnog programa nema (nažalost) ništa. Vrhunac će im biti da se umuvaju negde sa ESA ili Kinezima. Sem raketa-nosača, nemaju više ni para, ni hardvera, ni softvera, ni stanica za praćenje, a ni ljudskog resursa ni za Mesec, a kamoli za planete...
Ljubomir
+1 #2 Ljubomir 31-01-2020 04:05
-
- Ja predlazem: "prvo blize, pa onda dalje". Odlaskom na "blize" bi bolje naucili kako da odemo "dalje". Treba savladati tehniku, imamo jos mnogo toga da naucimo.
-
- Pored toga, uzmimo i verovatnocu otkaza: ako nesto otkaze na "blize", jos uvek mozemo nekako skupiti pare i poslati ponovo. Ako nesto otkaze na "dalje", kad ce onda skupiti pare?
-
- Sam transport do tako dalekih planeta je problem, nezavisno od istrazivanja. Koliko jos uvek imamo neuspesnih lansiranja, neuspesnih odvajanja u orbiti, gubljenja komunikacije, otkaza instrumenata, koliko sondi je palo na (Mesec i) Mars itd. Cesto razmisljam koliko smo imali "srece" sa misijama kao sto su "Vojadzeri", "Pioniri", "New Horizons" i "Kasini". Ne znaci da cemo tako lepo proci i sa Neptunom.
-
Vukašin
+2 #1 Vukašin 30-01-2020 22:27
Po meni treba prvo istražiti Evropu, tražiti život ispod leda pa ako ga pronađemo onda bi se ljudi više zainteresovali i za ostatak planeta, verovatno bi i političari iskoristili priliku i dali više novca i veću podršku NASA-i. A treba istražiti i Uran i Neptun i Pluton, sve. Pročitao sam da Rusi planiraju da 2030. napravekosmički nuklearni tegljač, da rade na tome od 2010. godine, e sad znajući situaciju kod njih ne verujem da će stići do tada da ga naprave. Ako ga naprave eto prilike da prevezu masu sondi i lendera do kraja sistema.

Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži