A Galileo és a Cassini űrszondák után a következô logikus lépés az lenne, ha a két külsô gázbolygóhoz, az Uránuszhoz és a Neptunuszhoz is űrszondát küldenénk. Annak ellenére, hogy a Neptunusz távolabb van az Uránusznál, további tanulmányozását fontosabbnak tartják az Uránusz kutatásánál. Ennek egyik oka az Uránusz felhôit eltakaró nagy magasságú ködréteg. Ezt azonban ki lehet küszöbölni közeli-infravörös kamerákkal, melyek segítségével a Földrôl is végeztek már megfigyeléseket. Az Uránusz viharai legalább olyan látványosak, mint amilyenek a Neptunuszon vannak.
A Neptunusz-rendszer kutatásának egy másik, még fontosabb oka a bolygó legnagyobb holdja, a vékony légkörrel és hatalmas folyékony nitrogén gejzírekkel rendelkezô Triton, amely nem csak érdekesebb az Uránusz holdjainál, de elég nagy a tömege ahhoz, hogy egy mellette elhaladó űrszondának jelentôsen meg tudja változtatni a pályáját. Az Uránusz az egyetlen gázbolygó, amely nem rendelkezik nagyobb tömegű holddal. Egy esetleges Uránusz keringô egység teljes egésszében saját fedélzeti hajtóanyag készletétôl függne.
Sajnos az elsô Uránusz és Neptunusz keringô egységek a bonyolult és még ki nem próbált aerocapture nevű levegôfékezéses manôvert kell használják a bolygó körüli pályára álláskor. Erre azért van szükség, mert ahhoz, hogy az űrszondák kevesebb mint egy évtized alatt elérjék a célbolygót, ionhajtóművet vagy egy Jupiter melletti gravitációs hintamanôvert használva nagy sebességgel kell kirepülniük a külsô Naprendszerig. Itt pedig hagyományos kémiai hajtóművekkel végzett fékezéshez nagy mennyiségű hajtóanyagra lenne szükség.
Az űrszonda így egy hôvédô pajzs mögé bújva repülne a távoli célbolygóig, megérkezés után keresztül repül a felsô légkör magasabb rétegein, 20 km/sec-al csökkentve a sebességet. A szondának tehát egy intelligens automatikus irányítórendszerre lenne szüksége, amely felfelé vagy lefelé irányítaná a szerkezetet, annak függvényében, hogy a lassulás milyen mértékű. Ha a sebesség csökkenése a tervezettnél nagyobb, fennáll annak a veszélye, hogy a szonda belezuhan a bolygóba. Ellenkezô esetben, ha lassulás nem elég nagy, a szonda nem tud eléggé lefékezni, így pályára sem állhat a bolygó körül, csak elrepül mellette.
Figyelembe véve, hogy egy ilyen szondának számos új technológiai megoldást kellene alkalmaznia - miniatürizált alkatrészek és a Titan Explorerhez hasonló autonóm vezérlés, melynek segítségével többek közt Földrôl érkezô utasítás nélkül kezdené el a tudományos megfigyelést és adatgyűjtést, mihelyt valamilyen érdekes jelenséget vagy célpontot talál - a küldetés költsége elkerülhetetlenül a milliárd dolláros nagyságrendbe kerülne.
A Neptunusz keringô egység egyik prototípusa, melyet a JPL-ben tanulmányoznak, 3300 kg tömegű, és egy 23 kW teljesítményű ionhajtóművel 12 év alatt érné el a Neptunuszt. Itt levegôfékezéssel 13.4 km/sec-al csökkentené a sebességét, majd bolygó körüli pályára állna és megfigyeléseket végezne. Közben két légköri szondát is ledobna a Neptunusz légkörébe.
Egy egyszerűbb, megállás nélküli Uránusz vagy Neptunusz megközelítés, amely alatt a Voyager-2-hôz hasonlóan rövid megfigyeléseket végeznének a bolygóról és a holdakról, miközben a két légköri szondát leengednék a légkörbe, az egész küldetést a közepes költségvetésű küldetések közé szorítaná le. Egy megfelelô indítási lehetôség az Uránusz megközelítésére egy Jupiter mellett végzett gravitációs hintamanôverrel (ionhajtómű használata nélkül) 2015-ben nyílik meg, és egy ehhez hasonló indítási ablak a Neptunusz megközelítésére 2017-ben.
Az ilyen küldetés azonban csak akkor érné meg a fáradtságot, ha a szonda a célbolygó melletti elrepülése után folytatná útját és még néhány Kuiper-övi objektumot is megközelítene. Az azonban mindenesetre biztos, hogy a következô Uránusz vagy Neptunusz küldetés 2010 elôtt nem indul.
Így tehát, hogy az új, Naprendszert kutató szondák eddig még ki nem próbált technológiáktól függnek. A NASA kutatói szerint ezek közül az egyik legfontosabb a kiterjeszthetô, könnyű és nagy hatásfokú napelemtáblákkal mûködtetett, továbbfejlesztett SEP ionhajtómű. A továbblépéshez nélkülözhetetlen lesz ennek kifejlesztése a következô néhány évben. Eredeti tervek szerint ezt már a 2006-os Plútó-szondánál is alkalmazni kívánják.
Nagyon fontos új technológia lenne a továbbfejlesztett nukleáris generátor, amely a mai rádióizotópos generátorok (RTG) által elhasznált drága és veszélyes plutóniu-238-nak egyharmadából állítaná elô ugyanazt az energiamennyiséget, és a lézer alapú optikai kommunikációs rendszer, amely (a szondán egy méternél kisebb tükröt, a Földön pedig egy néhány méteres egységekbôl álló rendszert használva) a mai rádió kapcsolatok adattovábbítási sebességnek a százszorosával küldené az adatokat vissza a Földre.
Ugyancsak fontos lenne a légköri fékezés módszerének kifejlesztése. Elôször várhatóan 2007-ben fogják kipróbálni egy francia marsi keringô egységen. Az eddig felsoroltakon kívül új, kis méretűre és tömegűre összezsugorított alkatrészekre és műszerekre is szükség lesz, valamint egy bonyolult számítógépes programra az automata vezérléshez.
A Neptunusz-rendszer kutatásának egy másik, még fontosabb oka a bolygó legnagyobb holdja, a vékony légkörrel és hatalmas folyékony nitrogén gejzírekkel rendelkezô Triton, amely nem csak érdekesebb az Uránusz holdjainál, de elég nagy a tömege ahhoz, hogy egy mellette elhaladó űrszondának jelentôsen meg tudja változtatni a pályáját. Az Uránusz az egyetlen gázbolygó, amely nem rendelkezik nagyobb tömegű holddal. Egy esetleges Uránusz keringô egység teljes egésszében saját fedélzeti hajtóanyag készletétôl függne.Sajnos az elsô Uránusz és Neptunusz keringô egységek a bonyolult és még ki nem próbált aerocapture nevű levegôfékezéses manôvert kell használják a bolygó körüli pályára álláskor. Erre azért van szükség, mert ahhoz, hogy az űrszondák kevesebb mint egy évtized alatt elérjék a célbolygót, ionhajtóművet vagy egy Jupiter melletti gravitációs hintamanôvert használva nagy sebességgel kell kirepülniük a külsô Naprendszerig. Itt pedig hagyományos kémiai hajtóművekkel végzett fékezéshez nagy mennyiségű hajtóanyagra lenne szükség.
Az űrszonda így egy hôvédô pajzs mögé bújva repülne a távoli célbolygóig, megérkezés után keresztül repül a felsô légkör magasabb rétegein, 20 km/sec-al csökkentve a sebességet. A szondának tehát egy intelligens automatikus irányítórendszerre lenne szüksége, amely felfelé vagy lefelé irányítaná a szerkezetet, annak függvényében, hogy a lassulás milyen mértékű. Ha a sebesség csökkenése a tervezettnél nagyobb, fennáll annak a veszélye, hogy a szonda belezuhan a bolygóba. Ellenkezô esetben, ha lassulás nem elég nagy, a szonda nem tud eléggé lefékezni, így pályára sem állhat a bolygó körül, csak elrepül mellette.
Figyelembe véve, hogy egy ilyen szondának számos új technológiai megoldást kellene alkalmaznia - miniatürizált alkatrészek és a Titan Explorerhez hasonló autonóm vezérlés, melynek segítségével többek közt Földrôl érkezô utasítás nélkül kezdené el a tudományos megfigyelést és adatgyűjtést, mihelyt valamilyen érdekes jelenséget vagy célpontot talál - a küldetés költsége elkerülhetetlenül a milliárd dolláros nagyságrendbe kerülne.
A Neptunusz keringô egység egyik prototípusa, melyet a JPL-ben tanulmányoznak, 3300 kg tömegű, és egy 23 kW teljesítményű ionhajtóművel 12 év alatt érné el a Neptunuszt. Itt levegôfékezéssel 13.4 km/sec-al csökkentené a sebességét, majd bolygó körüli pályára állna és megfigyeléseket végezne. Közben két légköri szondát is ledobna a Neptunusz légkörébe.
Egy egyszerűbb, megállás nélküli Uránusz vagy Neptunusz megközelítés, amely alatt a Voyager-2-hôz hasonlóan rövid megfigyeléseket végeznének a bolygóról és a holdakról, miközben a két légköri szondát leengednék a légkörbe, az egész küldetést a közepes költségvetésű küldetések közé szorítaná le. Egy megfelelô indítási lehetôség az Uránusz megközelítésére egy Jupiter mellett végzett gravitációs hintamanôverrel (ionhajtómű használata nélkül) 2015-ben nyílik meg, és egy ehhez hasonló indítási ablak a Neptunusz megközelítésére 2017-ben.
Az ilyen küldetés azonban csak akkor érné meg a fáradtságot, ha a szonda a célbolygó melletti elrepülése után folytatná útját és még néhány Kuiper-övi objektumot is megközelítene. Az azonban mindenesetre biztos, hogy a következô Uránusz vagy Neptunusz küldetés 2010 elôtt nem indul.
Így tehát, hogy az új, Naprendszert kutató szondák eddig még ki nem próbált technológiáktól függnek. A NASA kutatói szerint ezek közül az egyik legfontosabb a kiterjeszthetô, könnyű és nagy hatásfokú napelemtáblákkal mûködtetett, továbbfejlesztett SEP ionhajtómű. A továbblépéshez nélkülözhetetlen lesz ennek kifejlesztése a következô néhány évben. Eredeti tervek szerint ezt már a 2006-os Plútó-szondánál is alkalmazni kívánják.
Nagyon fontos új technológia lenne a továbbfejlesztett nukleáris generátor, amely a mai rádióizotópos generátorok (RTG) által elhasznált drága és veszélyes plutóniu-238-nak egyharmadából állítaná elô ugyanazt az energiamennyiséget, és a lézer alapú optikai kommunikációs rendszer, amely (a szondán egy méternél kisebb tükröt, a Földön pedig egy néhány méteres egységekbôl álló rendszert használva) a mai rádió kapcsolatok adattovábbítási sebességnek a százszorosával küldené az adatokat vissza a Földre.
Ugyancsak fontos lenne a légköri fékezés módszerének kifejlesztése. Elôször várhatóan 2007-ben fogják kipróbálni egy francia marsi keringô egységen. Az eddig felsoroltakon kívül új, kis méretűre és tömegűre összezsugorított alkatrészekre és műszerekre is szükség lesz, valamint egy bonyolult számítógépes programra az automata vezérléshez.
jók ezek a cikkek.
VálaszTörlésbennem egy kérdés motoszkál már régóta: ha olyan cefet drága és macerás visszajutni a földre az adott mintákkal, akkor miért nem az ISS-re, köré, stb. állnak be a visszatérő egységegek?
vagy az gáz? mert nekimennek, vagy ilyesmi?
Ezek a szondák általában fékezés nélkül, vagy csak passzív fékezéssel (levegôfékezés) szállnak le a Földre.
VálaszTörlésAhhoz, hogy pályára állás a Föld körül, aktív fékezésre is szükség van és az ûrrandevú valamelyik ûrállomással megint bonyolitja a helyzetet, növeli a költségeket.