ภารกิจนิวฮอริซอนส์ของนาซ่าสอนเรามากมายเกี่ยวกับพลูโตซึ่งเป็นดาวเคราะห์แคระน้ำแข็ง แต่ยานอวกาศเร่งพลูโตผ่านพลูโตอย่างรวดเร็วเราได้ภาพความละเอียดสูงเพียงด้านเดียวของดาวเคราะห์ที่เรียกว่า“ เผชิญหน้าด้าน” นิวฮอริซอนส์ทำให้เรามีความเข้าใจอย่างมาก แต่ในทางหนึ่งก็ถามคำถามมากกว่าที่จะตอบ
ขั้นตอนต่อไปคือยานอวกาศและตอนนี้องค์การนาซ่าเริ่มพิจารณาอย่างจริงจัง
นาซ่าได้ให้เงินทุนแก่สถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้ (SwRI) เพื่อเริ่มพัฒนาความคิด SwRI ได้รับมอบหมายให้สืบสวน“ คุณลักษณะที่สำคัญความเป็นไปได้และค่าใช้จ่ายของภารกิจยานอวกาศพลูโตในอนาคต”
มันไกลจากสิ่งที่แน่นอน การศึกษานี้เป็นหนึ่งใน 10 ที่ได้รับการอนุมัติจากองค์การนาซ่าก่อนการสำรวจดาวเคราะห์ดกาดาทางวิทยาศาสตร์ครั้งต่อไป การศึกษาจะพัฒนาข้อกำหนดการออกแบบสำหรับยานอวกาศและน้ำหนักบรรทุกของมันทำการประมาณค่าใช้จ่ายเบื้องต้นและประเมินความเสี่ยงสำหรับเทคโนโลยีใหม่ที่จำเป็นสำหรับภารกิจ ผลการศึกษานี้จะถูกส่งไปยังสถาบันการศึกษาดาวเคราะห์แห่งเดดาลาลแห่งชาติซึ่งเริ่มต้นในปี 2563
นิวฮอริซอนส์ได้ไปเยือนพลูโตก่อนที่จะมุ่งไปที่แถบไคเปอร์และเยี่ยมชม 2014 MU69 ซึ่งเป็นวัตถุในแถบไคเปอร์ (KBO) หรือที่รู้จักในชื่อ Ultima Thule 2014 ยานอวกาศอาจไปเยี่ยม KBO ที่สาม พลูโต Orbiter ที่เสนอจะเป็นไปตามเส้นทางที่คล้ายกัน
“ เรารู้สึกตื่นเต้นที่มีโอกาสได้แจ้งการพิจารณาการสำรวจครั้งนี้ด้วยการศึกษาครั้งนี้” ดร. คาร์ลีฮาวเวตต์ของ SwRI ผู้ซึ่งเป็นผู้นำในความพยายามดังกล่าว “ แนวคิดภารกิจของเราคือส่งยานอวกาศเดียวไปยังวงโคจรของดาวพลูโตเป็นเวลาสองปีก่อนที่จะสลายตัวเพื่อเยี่ยมชมอย่างน้อยหนึ่ง KBO และดาวเคราะห์ KBO แคระอีกดวงหนึ่ง
งานก่อนหน้าของ SwRI สำหรับยานอวกาศพลูโตได้วางรากฐานสำหรับการศึกษานี้ ในปีพ. ศ. 2561 SwRI ใช้ทุนวิจัยของตนเองเพื่อพัฒนาความคิดสำหรับทัวร์วงโคจรที่สามารถสอบสวนพลูโตจากนั้นมุ่งหน้าไปยังแถบไคเปอร์
“ …เป็นไปได้ที่จะใช้ตัวช่วยแรงโน้มถ่วงจากดวงจันทร์ Charon ที่ใหญ่ที่สุดของพลูโตเพื่อหนีวงโคจรของดาวพลูโตและกลับเข้าไปในแถบไคเปอร์เข็มขัด…”
ดร. อลันสเติร์นสถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้
“ ในการศึกษาที่ได้รับทุน SwRI ซึ่งก่อนหน้าการศึกษาที่ได้รับทุนจากนาซาเราได้พัฒนาทัวร์วงโคจรของระบบพลูโตโดยแสดงภารกิจเป็นไปได้ด้วยการเปิดตัวยานพาหนะที่มีความสามารถตามแผนที่วางไว้และระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าที่มีอยู่ ของภารกิจนิวฮอริซอนเช่นเดียวกับการศึกษาที่ได้รับทุนจาก SwRI “ เรายังแสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะใช้แรงโน้มถ่วงช่วยจากดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของพลูโตเพื่อหนีวงโคจรของดาวพลูโตและกลับไปที่แถบไคเปอร์เพื่อสำรวจ KBO เพิ่มเติมเช่น MU69 และดาวเคราะห์แคระอีกอย่างน้อยหนึ่งเทียบกับพลูโต ”
อุปสรรค์สำคัญในภารกิจยานอวกาศสู่พลูโตเป็นแรงขับเคลื่อน มันใช้แรงผลักดันจำนวนมากในการโคจรรอบพลูโตและศึกษาดวงจันทร์ชั้นบรรยากาศการมีปฏิสัมพันธ์กับลมสุริยะและด้านอื่น ๆ ของระบบพลูโต แต่จากการศึกษาในปี 2018 พบว่ายานอวกาศของพลูโตสามารถใช้แรงโน้มถ่วงช่วยจาก Charon ดาวเทียมของพลูโตเพื่อศึกษาพลูโตเป็นเวลาหลายปีและสามารถใช้แรงโน้มถ่วงแบบเดียวกันนี้เพื่อมุ่งสู่แถบไคเปอร์ นี่คล้ายกับวิธีที่ภารกิจของแคสสินีใช้ไททันดวงจันทร์ขนาดใหญ่ของดาวเสาร์
“ นี่เป็นเรื่องแปลกใหม่” สเติร์นกล่าวถึงการศึกษาในปี 2018 “ ก่อนหน้านี้องค์การนาซ่าและชุมชนวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์คิดว่าขั้นตอนต่อไปในการสำรวจแถบไคเปอร์จะต้องเลือกระหว่างการ 'ไปลึก' ในการศึกษาพลูโตและดวงจันทร์หรือ 'ไปในวงกว้าง' โดยการตรวจสอบวัตถุในแถบไคเปอร์ขนาดเล็กและดาวเคราะห์แคระดวงอื่น เปรียบเทียบกับพลูโต ชุมชนวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ถกเถียงกันซึ่งเป็นขั้นตอนต่อไปที่ถูกต้อง การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าคุณสามารถทำได้ทั้งสองอย่างในภารกิจเดียวนั่นคือการเปลี่ยนเกม”
แผน 2018 ยังอนุญาตให้มีการเผชิญหน้าอย่างใกล้ชิดกับ Charon, ดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดของพลูโตเช่นเดียวกับ flybys ดวงจันทร์อื่น ๆ
Tiffany Finley เป็นผู้นำด้านซอฟต์แวร์ที่แผนกวิทยาศาสตร์อวกาศและวิศวกรรมของ SwRI “ ทัวร์นี้อยู่ไกลจากการปรับให้เหมาะสม แต่ก็สามารถสร้างห้าหรือมากกว่า flybys ของแต่ละดวงจันทร์ขนาดเล็กสี่ดวงของพลูโตในขณะที่ตรวจสอบพื้นที่ขั้วโลกและเส้นศูนย์สูตรของดาวพลูโตโดยการเปลี่ยนระนาบ” Finley กล่าว “ แผนดังกล่าวยังช่วยให้พบกับ Charon อย่างใกล้ชิดก่อนที่จะจุ่มลงในชั้นบรรยากาศของพลูโตสำหรับการสุ่มตัวอย่างก่อนที่ยานจะใช้ Charon เป็นครั้งสุดท้ายเพื่อหนีเข้าไปในแถบไคเปอร์สำหรับการมอบหมายใหม่” เธอกล่าว
การศึกษาในปี 2018 ยังแสดงให้เห็นว่า Pluto Orbiter สามารถใช้ระบบขับเคลื่อนของซีนอนอิออนเหมือนกับภารกิจรุ่งอรุณเพื่อเดินทางไปยังวัตถุแถบไคเปอร์อื่น ๆ นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่ายานอวกาศสามารถเข้าสู่วงโคจรรอบดาวเคราะห์แคระดวงอื่นในแถบไคเปอร์
“ ใครจะคิดว่าภารกิจเดียวที่ใช้เครื่องยนต์ขับเคลื่อนไฟฟ้าที่มีอยู่แล้วสามารถทำได้ทั้งหมดนี้” สเติร์นกล่าวว่าเกี่ยวกับการศึกษา 2018 “ ตอนนี้ทีมของเราได้แสดงให้เห็นแล้วว่าชุมชนวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ไม่จำเป็นต้องเลือกระหว่างดาวพลูโตหรือยานบินของวัตถุอื่นในแถบไคเปอร์ แต่สามารถมีได้ทั้งคู่ฉันเรียกภารกิจนี้ว่า 'มาตรฐานทองคำ' สำหรับดาวพลูโตในอนาคต และการสำรวจแถบไคเปอร์
มีอุปสรรคหลายอย่างที่ Pluto Orbiter ต้องเผชิญ หนึ่งคือการสื่อสารข้อมูล นิวฮอริซอนส์มีพื้นที่เก็บข้อมูลเพียง 16 GB และใช้เวลา 16 เดือนในการส่งข้อมูลทั้งหมดจากพลูโตบินกลับสู่โลก เห็นได้ชัดว่าจะไม่ทำงานสำหรับยานอวกาศ เป็นเรื่องง่ายในการเพิ่มที่เก็บข้อมูล แต่ต้องมีระบบการส่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
นับเป็นสัญญาณที่ดีที่ NASA ได้ตัดสินใจที่จะให้ทุนการศึกษาอย่างละเอียดมากขึ้นเกี่ยวกับข้อเสนอของพลูโต Orbiter ของ SwRI SwRI มีประวัติที่แข็งแกร่งในการจัดการภารกิจรวมถึง Juno, New Horizons และ IBEX พวกเขายังได้พัฒนาเทคโนโลยีและเครื่องมือสำหรับภารกิจขององค์การ NASA และ ESA หลายแห่ง
ต้องขอบคุณ New Horizons เรารู้ว่าพลูโตมีความซับซ้อนมากกว่าที่เราคิด เรารู้ว่าพื้นผิวของดาวพลูโตนั้นกระฉับกระเฉงกว่าที่เราคาดคิด เรารู้ว่าดาวพลูโตมีชั้นบรรยากาศและเราคิดว่าดาวพลูโตเคยมีสภาพคล่องบนพื้นผิวของมัน ดาวพลูโตอาจมีมหาสมุทรใต้พื้นผิวซึ่งอาจเชื่อมโยงกับหัวใจที่เรียกว่าดาวพลูโตในภูมิภาค Tombaugh
นิวฮอริซอนส์เป็นเพียงแค่ภาพถ่ายของพลูโตเท่านั้น มันเป็นสแน๊ปช็อตที่น่าดึงดูดใจมาก แต่ flyby ใช้เวลาประมาณ 24 ชั่วโมงเท่านั้นและมีอะไรอีกมากมายให้เรียนรู้
มากกว่า:
- ข่าวประชาสัมพันธ์: SwRI เพื่อวางแผนภารกิจ PLUTO ORBITER
- 2018 แถลงข่าว: ทีม Swri ทำให้ BREAKTHROUGHS ศึกษาพลูโตวงโคจรภารกิจ
- NASA: หนึ่งปีต่อมา: การค้นพบ 10 อันดับแรกของ Horizo ns ที่พลูโต
