最后,对海王星的使命有不错的选择机会

经过 Chris Gebhardt

这是1986年1月24日,当Voyager 2由天王星飞过太阳系的永无止境的出境旅程时。三年半后,于1989年8月25日,探针飞过海王星,成为唯一可以去天王星和海王星的宇宙飞船。

在那些鹅卵石之后,冰巨人通过太空机构的立即计划,支持马斯,木星,土星和汞的任务,这些计划将在很大程度上帮助人们探索太阳系。

但为什么我们没有回到天王星和海王星?当然,那些行星难以到达Mars,Jupiter和Haturn。但如果地球的三个突出的空间机构(美国宇航局, esa., 和 雅克) 肯 六年旅行中派三个航天器,只是为了达到和进入汞的轨道 然后只开始他们的实际科学任务,为什么不承诺为天王星和海王星的这样的任务?

部分问题肯定是联邦官员的限制预算,以及可以成功资助的有限的任务。但是,自20世纪80年代以来,他们唯一没有解释为什么拟议的特派团向我们太阳系的冰巨头批准。

真相有点像两件事的混合:

  1. 天王星和海王星唐’当其他特派团与机构计划更密切地争夺相同的金钱时,它非常适合我们太空机构的整体,更高的概况和公开的目标,因此与资金立场没有与资金立场相比。 
  2. 轨道力学的恶劣现实。

To the first point, it’s not entirely untrue that 天王星和海王星唐’t fit into the larger goals of human expansion out into the solar system —至少现在。说这些冰巨人没有或非常小的一些机构的资金吸引力是真的。

这也是公平的,指出已经提出的许多任务,并注意到他们中的一些人已经收到了。

2013-2022 NASA Decadal Planetary Explorial调查调查对Uranus的轨道使命,在原子能机构的首要行星首要列表中,火星流浪者背后的顶级行星优先级列表,将在未来返回地球上缓存样本(什么是坚持不懈的,下个月推出)和欧罗巴的轨道使命(什么是欧罗巴剪刀,十年中旬发射)。

从一开始,鉴于火星和木星的优先权与资助的不确定性相结合,这意味着它不得不达到这两种最佳2018年和2020年的最佳2018年和2020年2018年和2020年最佳启动Windows和2020年最佳的最佳方式而是在20世纪20年代末/早期 - 20世纪30年代初等待下一轮窗户。

目前,乌兰亚任务中的两个概念研究都存在于美国国家航空航天局中:美国宇航局天王星轨道参数和来自Decadal调查和Oceanus的探针使命(开除和组成和组成的Exoplanet模拟天王星系统)。

Decadal Survey Orbiter和Probe Mission在轨道使命概念为15年来提供三个型材,与Uranus过境时代到Uranus。

特派团将在2020年代结束时使用最佳发射期,随时为期三周启动窗口。

二次任务Oceanus将需要11年过境天王星,因为轨迹和启动窗口约束,在2030年之前无法现实地发射不可行。

这展示了与冰巨人特派团的其他主要问题:运输时间到行星。任何令人遗憾的轨道或海王星或海王星的任务必须按物理到较慢的速率旅行,而不是只执行飞行的探针。

1989年8月在Voyager 2看海王星的巨大暗点(顶部)和小暗点(底部)。(信用:NASA?JP)

这些十年或更长的运输时间大大复杂化任务设计和资源分配/使用。

但即使是这些“最佳”的窗口构成挑战。

例如,即使是2030年海洋使命的推出也需要在2032年和2034年的Venus的两种重力辅助Flybys,10月2034年的一个地球重力辅助,然后是最终的木星重力,以便以允许的方式实际加速工艺然后在2041年进入天王星的轨道。

这是1.5地球一年,14个轨道初级科学任务的复杂性和风险。

当考虑海王星任务时,将航天器导航到深远的冰巨头的挑战变得更加适用,一个近上一度的发射窗口,用于与木星近乎完美的近距离送出从外面送工艺品内太阳系统(作为2006年的新视野),在木星周围弹,并以纯飞的速度来到海王星。

下一个这样的最佳发射窗口到海王星于2025年10月开放。

输入三叉戟任务。

三叉戟,最好回到海王星的机会: 

三叉戟是美国宇航局下的拟议任务’S发现程序,是四个任务之一,最多是最多的两个资金插槽。

就像之前提出的所有国家的所有Neptunian任务一样,三叉戟正在与较高型材科学目标的特派团竞争,在这种情况下,对Jupiter和两个提议的金星任务的使命。

该三叉戟特派团将寻求利用10月20日的最佳转移窗口到海王星,以派遣航天器以冰川巨头的苍蝇特派团,其特定于其冰冷的月亮氚核,这被认为是捕获的Kuiper皮带对象。

使这项任务如此诱人地吩咐NASA的事情之一是其唯一的焦点。

具体而言,任务旨在回答有关Triton,而不是海王星的一系列问题,因为自从1989年8月在月球上由航行员飞行以来,这对科学家们已经混淆了科学家。

飞鹅透露出巨大,黑暗的冰冷材料喷洒出特里顿’S表面,但没有证据没有证据触发这种低温宣传的潜在机制可能是什么。

什么’更多,Voyager 2个Triton的图像显示了一个年轻,冰冷的景观在新鲜的物质上再次繁殖。但是,这些材料是什么,来自旅行者2数据无法回答的东西。

这提出了持续存在的问题,这是冰冷的月亮距离太阳仍然可以活跃吗? TRITON的内部如何温暖到仍然驾驶这种Cryovolcanism? 

由于Jovian Moon被证明是高度活跃的,并且在Cassini确认并直接采样的Cryovolcanism排出物质,从土星周围的冰冷的月亮中的冰冷群中,Cryovolcanism本身一直是一个兴趣。

氚龙’在哈密瓜地形地区的明亮南极帽,由1989年旅行者2所示。(信用:NASA / JPL)

什么’更好的,新的视野甚至发现了冥王星表面上的年轻冰补货形成的证据,甚至远远超过海王星和氚核

在这些情况中的每一个中,Volcanism的潜在机制已被证明是独一无二的。但是,在这方面,Triton成为一个迷人的科学目标是,如果低温甘油宣言是来自地下海洋,那么在海王星被捕获后,海洋就会在氚核中形成。

调查这种现象现在可以帮助科学家了解我们在太阳系中的水域可以在哪里找到水,并且更倾向于含水的身体比其他人更倾向于水。

三叉戟还将使用海王星闪耀的整个表面映射到蝇序列期间太阳照射的“暗侧”图像,并将携带仪器来测量月亮’NASA说,磁场是为了确定海洋是否位于内部,而其他仪器将研究强烈的电离层,有机物,富含气氛和奇怪的表面特征。

此外,Triton的异常气氛具有电离层,这比太阳系中的任何其他月亮更活跃了10倍。由于电离层通常由太阳能充电,并且给予Triton’距离太阳的距离,这是另一个迷人和未答复的益智科学家寻求与三叉戟任务探索。 

“Triton一直是太阳系中最令人兴奋和最有趣的机构之一,”休斯顿农历和行星研究所/大学空间研究协会主任Louise Prockter表示,拟议的三叉戟特派团的主要调查员。 “一世’vere一直喜欢旅行者2张图片及其诱人的瞥见这个奇怪的月亮,疯狂的月亮,没有人理解“。

关于Triton明确的一件事是,它是捕获的卫星,并且由于它在逆行轨道中而不是自然形成的,这意味着它必须在别处形成并且已经稍后被捕获。

由于Triton仅略大于冥王星的几乎相同的组合物,最大的Kuiper皮带对象,领先的理论是Triton是捕获的kuiper皮带对象— just like Pluto —当它遇到海​​王星时是一双二进制对。

通过与海王星的重力相互作用分开二进制分裂,而Triton被捕获,而其二进制被抛弃。

虽然不是特派团的特定目标,但对Triton的更深入分析可能是借助支持或反对太阳系发展的好模型的证据—广泛接受和目前持有“最逼真”的太阳系早期演化模型。 

漂亮的模特,以2005年开发的法国城市命名,假设气体和冰巨头更接近太阳而不是目前的立场。什么’更重要的是,该模型表示,天王星和海王星在彼此相对于距离太阳的距离相对的位置形成,海王星是第七个行星和天王星第八。

漂亮的模型,外行星和行星皮带:a)早期配置,木星和土星达到2:1的共振; b)海王星(深蓝色)和天王星(浅蓝色)的轨道移位后,行星分散到内阳系统中; c)通过行星喷射行星。 (信誉:亚太湾,维基百科)

随着木星和土星接近2:1共振,它们的共振使其轨道引起扰动并向外扩展。然后扰乱了海王星’S轨道并向天王星向外送去,两者最终遭遇了紧密遭遇。 

因此:

  1. 天王星和海王星的轨道分别切换到他们当前的第七和八个地方,分别从太阳落日;
  2. 天王星的轨道从〜16 AU扔出,变得古怪达到了几百万年,然后在距离阳光下达到〜19距离;
  3. 海王星的轨道从〜13 Au熄灭到30个Au,使古怪持续了数百万年,并定居了它的目前〜30个Au轨道。

当它被抛出时,海王星通过现在的Kuiper皮带,散落和播种的引力,并向太阳向阳光向内送去了成千上万的小岩石体,这是一个引发了内阳系统的迟到轰隆的事件。

超过数百万年,许多·努利人带对象落入了2:3轨道共振(作为凝结体的共振体,其中普鲁托属于海王星,如果Triton是一个被盗的Kuiper皮带对象,那将是最有可能的月亮被捕获的时期。

“Triton是奇怪的,但又称奇怪,因为我们可以在那里做的科学,”喷气机推进实验室的三叉戟项目科学家卡尔米切尔表示。“我们知道表面拥有所有这些功能’从来没有见过,这让我们想知道‘这个世界如何工作?’ 

“正如我们在我们的代表团提案中所说的,”塔斯顿“’T只是太阳能系统科学的关键 - 它’S一个整个钥匙扣:一个捕获的kuiper皮带对象演变,一个潜在的海洋世界,具有积极的羽毛,精力充沛的电离层和年轻,独特的表面。”

(引线图片:艺术家’对Triton的印象,在肢体上显示出脆弱的气氛。信用: ESO / L. Calçada)

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