K některým tématům se vyplatí vracet, protože nám mohou otevřít cestu k novým misím. Téměř přesně před dvěma lety jsme vydali článek, který se věnoval možnosti poslat k Uranu a Neptunu sondy, které by zkoumaly tyto zajímavé planety a systém jejich měsíců z oběžné dráhy. Článek tehdy zmiňoval, že NASA potřebuje pro rozhodování více informací a proto si nechá zpracovat studii, která by měla globálně zhodnotit možnosti a hlavně vědecké přínosy takové mise. V řekách uplynulo hodně vody, ale dočkali jsme se. NASA před pár dny oznámila, že studie je hotová.
Pro začátek připomeňme, že oběžnice Uranu a Neptunu byly NASA doporučeny Národní vědeckou radou (National Research Council). Ta se schází jednou za deset let a vytvoří seznam oborů, kterým by se v dalších letech měla věnovat zvýšená pozornost. Nejde přitom jen o kosmonautiku, která nás však zajímá nejvíce. NASA konkrétně při minulém zasedání dostala hned tři prioritní oblasti – sondu k jupiterovu měsíci Europa, doprava vzorků z Marsu na Zemi a průzkum Uranu a Neptunu. Mise Europa Clipper má k realizaci velmi blízko a v roce 2020 vyrazí do vesmíru vozítko Mars rover 2020 (snad do té doby dostane lepší jméno), které odebere vzorky pro budoucí návrat. Zbývá tedy vyřešit misi k vnějším planetám naší soustavy.
Zdroj: http://upload.wikimedia.org/
NASA očekává, že k dalšímu sběru informací využije zasedání Planetary Science Decadal Survey, která určí cíle pro roky 2022 – 2032. Už nyní má ale v ruce studii, která identifikuje vědecké otázky, které by musela případná sonda řešit a rozebírá možnosti vědeckých přístrojů, nebo přeletové dráhy k cíli.
„Tato studie nám ukazuje význam výzkumu minimálně jedné z těchto planet a jejich kompletního prostředí, které obnáší i překvapivě dynamické ledové měsíce, prstence a bizarní magnetická pole,“ popisuje Mark Hofstadter z Jet Propulsion Laboratory v kalifornské Pasadeně, který byl jedním ze dvou hlavních autorů, kteří vedli vědecký tým tvořící studii, na které se mimochodem podílela i Evropská kosmická agentura.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/
Do dnešních dnů byly planety Uran a Neptun navštíveny pouze jediným vyslancem lidstva – sondou Voyager 2. Ta v roce 1986 prolétla kolem Uranu a o tři roky později kolem Neptunu. Končila tak její velká cesta po planetách, protože už za sebou měla návštěvy u Jupiteru a Saturnu. „Nevíme, jak tyhle planety vznikly, ani to, proč ony samotné, nebo jejich měsíce vypadají tak, jak vypadají. Jsou to základní otázky spojené s tím, jak se formovala a vyvíjela naše soustava. Můžeme je zodpovědět jen tak, že prozkoumáme alespoň jednu z těchto planet – ideálně obě,“ vysvětluje Amy Simon z Goddardova střediska, která byla druhou hlavní autorkou.
Studie navíc určila i 12 hlavních vědeckých úkolů případné mise, z nichž první dva mají nejvyšší prioritu:
- Určit strukturu a charakteristiku interiéru planety včetně vrstvení, nebo určení konvektivních a stabilních oblastí i celkové vnitřní dynamiky.
- Určit hlavní chemické sloučeniny tvořící planetu včetně těch málo zastoupených. Hledání izotopů těžkých prvků, ale i vzácných plynů.
- Vylepšit naše znalosti o vnitřním dynamu planetárního magnetického pole.
- Určit, jak atmosféra planety hospodaří s teplem.
- Změřit troposféru planety ve 3D včetně pohybů hmoty v ní. Jde o pochopení větrů, vln, bouří a jejich životních cyklů spojených s hloubkovou konvekční aktivitou.
- Charakterizovat struktury i dočasné změny v prstencích.
- Získat kompletní přehled o měsících včetně těles v prstencích.
- Určit chemické složení materiálu v prstencích a na povrchu měsíců s důrazem na organické látky. Hledání odpovědí na otázky týkající se dlouhodobého vývoje měsíců včetně transportu materiálů na jejich povrchu.
- Zmapovat tvar a povrchovou geologii hlavních i menších oběžnic.
- Určit hustotu, rozložení hmoty a vnitřní strukturu hlavních měsíců a (pokud to bude možné) i menších měsíců a nepravidelných objektů.
- Určit složení, hustotu, strukturu, zdroj, variabilitu a dynamiku atmosféry měsíce Tritonu.
- Prozkoumat interakci mezi slunečním větrem, magnetosférou a ionosférou včetně transportu plasmatu v magnetosféře.
Zdroj: http://www.lpi.usra.edu/
Jak jsme již uvedli výše, celá studie detailně rozpracovává široké spektrum konceptů mise – od prostého průletu až po dodatečné sondy, které by vstoupily do atmosféry planety a prozkoumaly složení atmosféry. Kamera s úzkým zorným polem by mohla na Zemi poslat detailní fotky atmosférických jevů, ale i povrchu jednotlivých měsíců – vždyť Uran má 27 známých oběžnic a Neptun 14. Některé z nich mohou pocházet ze vzdálenějších částí naší soustavy a planety je svou gravitací zachytily. Možnost prostudovat zblízka objekt, který vznikl jako transneptunický objekt by byla k nezaplacení. Běžně by k nim sondy musely letět mnohem dál.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Obě planety jsou označovány jako ledoví obři, ovšem ledu obsahují podle dosavadních poznatků jen poměrně málo. Pod jejich atmosférou by se měl nacházet „oceán“ tvořící možná až 2/3 hmoty planety. To je oproti Jupiteru a Saturnu (tzv. plynní obři) velký rozdíl – tyto planety jsou tvořeny především plynem (cca. 85% jejich hmoty). Navíc slovo oceán si opravdu zaslouží v tomto případě být v uvozovkách, protože se bavíme o směsi ionizované vody s nemalými příměsemi čpavku a metanu.
Není jasné, jak tyto planety vznikly, proč mají podivně orientovaná magnetická pole ani to, co pohání geologickou aktivitu některých jejich měsíců. Nasbírané zkušenosti by se mohly v budoucnu uplatnit i při hledání planet, které obíhají kolem cizích hvězd. Zda se někdy tato mise uskuteční, nevíme. NASA nyní bude čekat na další zasedání komise, která jí doporučí, na co se v dalším desetiletí zaměřit. Agentura se na základě toho rozhodne, zda vůbec a případně kdy a jak připraví misi, která by odpovídala daným požadavkům.
Zdroj: http://www.lpi.usra.edu/
Odborníci se při návrhu studie snažili dodržet několik základních pravidel – aby cena kompletní mise nepřekročila dvě miliardy dolarů, nebo aby mohlo ke startu dojít mezi roky 2024 a 2037 – podle toho, jakou prioritu projekt dostane v plánu na další desetiletí. Studie v závěru doporučuje, aby se NASA zaměřila na vývoj nové generace radioizotopových zdrojů (eMMRTG) a speciálního tepelného štítu HEEET (Heatshield for Extreme Entry Environment Technology) pro atmosférická pouzdra. Samotné atmosférické pouzdro by podle doporučení studie mělo obsahovat minimálně hmotnostní spektrometr, měřidlo tlaku, teploty a hustoty. Co se startu týče, vyloučit se nedá ani využití rakety SLS, která by měla smysl především při společném startu obou sond.
Pokud by byli mezi našimi čtenáři zájemci, kteří by si chtěli prostudovat originální dokument, máte možnost. Jen se připravte na nálož v podobě 529 stránek. K dispozici je i dvanáctistránkový výtah nejdůležitějších bodů.
Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
http://www.lpi.usra.edu/
Zdroje obrázků:
https://www.apextribune.com/…/08/Uranus-And-Neptune-Are-Next-on-NASAs-Itinerary.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8c/Neptune_storms.jpg
https://upload.wikimedia.org/…1024px-Uranus_as_seen_by_NASA%27s_Voyager_2.tif.jpg
http://www.lpi.usra.edu/icegiants/mission_study/Exec-Summary.pdf
https://www.nasa.gov/…/thumbnails/image/compositional-differences-of-planets.png
Napadlo už niekomu poslať tam orbitalnu sondu, ktora by mala na palube napr. niekolko cubesatu? Priletia tam, a potom vypustia napr. 10 cubesatov kazdy k inemu mesiacu/objektu…
A vieme postaviť „Kubík“ čo vydrží 15 rokov v hlbokom vesmíre? Ak ano tak super. Do budúcna skvelá idea ale teraz by to znamenalo X pohonov, zdrojov energie, zdvojovanie prístrojov s menším výkonom než na materskej sonde.
Tím největším problémem by byla energie. Cubesaty čerpají ze solárních panelů a obě tyto planety jsou prostě moc daleko. Vzpomeňme si, jakým unikátem je Juno, která zkoumá „jen“ Jupiter a jak velké má panely.
Souhlas s Dušanem. Ale, byla by možnost využít pyroelektrického jevu. Pyroelektrický zdroj elektrické energie se například testuje na 3U CubeSatu PEASSS, vypuštěném letos v únoru. Výsledky ale neznám.
Zajímavé, díky za info.
No, ona mateřská sonda může sloužit také jako retlansační stanice. Jako u Marsu.
Nemyslím si však, že ba deset cubesatů udělalo víc práce než jedna kompletní sonda, navíc si myslím že by to díky zmohonásobení funkcí přineslo i hmotnostní prodělek. Konec konců, ještě pár let na koncepci zbývá. WSnad se dožiji alespoň startu… :-))
Co je myšleno tím „dopplerovským snímačem“?
Tipoval bych to na klasické měření gravitačního pole sledováním kolísání signálu z hlavní antény…
Už jsem se prokousal tím velkým dokumentem. Je tím myšlen Doppler imager, viz sekce 3.3.1.
Jestli tomu dobře rozumím, tak obě planety obsahují 99,9% veškeré vody ve Sluneční soustavě. Co na to hledači E.T. ?
Časově nejpříznivěji (navíc při zázračném dodržení termínů bez odkladů) vychází průlet kolem Urana s atmosférickou sondou v roce 2040. Vše ostatní ještě o tři roky později. Nevěřím, že se dožiji historicky druhé sondy u Urana nebo Neptuna 🙂 Ty dveře k ledovým obrům mohly být otevřené již dávno. Voyager 2 sice využil vhodné konstelace planet, ale od té doby by se další příznivá okna určitě našla. Holt naši předci z doby Voyagerů byli správně osvíceni. To už je ovšem dávno pryč.
Jojo, mohlo se tam letět už dřív, o tom žádná. Na druhou stranu, buďme rádi, že se vyhrabali penízky aspoň na ty Voyagery. Co vím, tenkrát se řezalo všechno na kost, vše směřovalo do shuttlů. A potom se hlavně snažili o Galilea a Cassiny A teď je řada na ledových obrech.
Tak ono může záležet I na tom, na jakou raketu se to posadí. Pokud by se to šouplo na SLS (která má hodně dobrou nosnost), k sondě se přidají jeden eventuelně dva urychlovací stupně a nebude to tak nemožné. Něco podobného zmiňoval ve své přednášce I Dušan Majer, samozřejmě říkal, žáleží, jestli bude dostatečná politická vůle, chuť a hlavně penízky.
Voyagery měly jako cíl “ jen “ Jupiter a Saturn a byly konstruovány na práci na tuto vzdálenost, příkladně kamery nebyly konstruovány na u U a N panující světelné podmínky. Velká cesta jako taková byla v USA zrušena. Její náhradou byla mise sond třídy Mariner k J a S později , na nátlak Kongresu přejmenovaná na Voyager.
Teprve po splnění cíle mise kterým byl Titan u Saturnu bylo dodatečně rozhodnuto pokusit se Voyagerem-2 o U a N. Stejně o Titanu toho Voyager-1 mnoho nezjistil a přitom mohl zamířit již tehdy k Plutu.
Tak úplně bych nesouhlasil s tím, že V1 u Titanu nic nezjistil. Velmi často se mluví o tom, že právě výzkum z téhle sondy umožnil vznik Cassini a Huygense.
Aloisi: jasně, máš pravdu, jenže zase, měli dvě rozhodnutí, pokračovat dál k Plutu, nebo zvolit Titan, zvolili Titan, třebas zase díky tomuto průzkumu se mohla lépe připravit sonda Huygens. Zrovna tak nemusel Voyager 2 zkoumat později Triton, tím pádem vlastně zpomalit a změnit směr letu a mohl zkoumat něco jiného. Ono vždyky je to takové rozhodnout se, a potom si zatím stat a hlavně nelitovat. Vždy je
Podobné dilema mě napadá že bylo u sondy Dawn, jestli zůstat u Cerery, nebo přeletět jinam. To první rozhodnutí bylo zůstat na orbitu. Zítra má skončit první prodloužení a budou řešit znovu, zdar prodloužit misi a jak, tj. jestli zůstat na orbitu, nebo odletět.
Dodnes si vybavuji, jak jsem asi v 15-ti letech koukal na zprávy a s otevřenou hubou zíral na uranovu Mirandu a na průlet nad jejími zmrzlými kaňony. Pamatuji si, že to bylo v pohybu a docela detailní, takže asi šlo o dost upravenou záležitost. Rychle to skončilo a v další zprávě se zase asi budoval socialismus nebo tak něco 🙂 Jo a taky bylo jasné, že už ten záběr možná nikdy nespatřím. Nebylo kde. Středověk…
Alois: K výsledkům Voyageru 1 u Titanu jen doplním, že tento průlet například vedl ke zrození slova Tholiny, které se na základě výsledků průletu začali předpokládat v jeho atmosféře. Možná jste to myslel tak, že nezjistil mnoho o jeho povrchu. Zjistil ale to podstatné o jeho atmosféře, což významně ovlivnilo tehdejší představy o tom, jak by mohl povrch vypadat (kapalné uhlovodíky, nánosy tholinů, …) V atmosféře detekoval HCN, což je molekula, která se obecně považuje za prekurzor organických látek potřebných ke vzniku života.
Vtipné je, jak si odporujete tvrzením, že kamery Voyagerů nebyly konstruovány na světelné podmínky u Neptunu, ale v závěru si posteskáváte, že Voyager mohl zamířit k Plutu… 🙂
Pokusit se Voyagerem 2 o Uran a Neptun nebylo žádné „dodatečné rozhodnutí“. Tato možnost byla ve hře od začátku, a proto také Voyagery letěly po trajektorii, která to v principu umožňovala. Jen bylo třeba si včas vybrat, zda bude zkoumán zblízka Titan (primární cíl), nebo ne. Když Voyager 1 úspěšně prolétl kolem Titanu, nic už nebránilo tomu u Voyageru 2 Titan vynechat.
Pouze průletová sonda by byla krokem zpět a i podle grafu evidentně s nejmenším vědeckým přínosem. Když pominu specializované přístroje a optimalizovanou průletovou trasu, pak jde o výsledky srovnatelné s průletem Voyagerů. Proto pevně doufám, že se rozhodnou pro orbiter, dokonce i kdyby tím odpadla atmosférická sonda.
A sondy se můžou místo Atlasů a s Delt posadit na Falcon Heavy. Kromě politiky není důvod platit dvakrát tolik za delší dobu letu, že.
Souhlasím, ale doufám spíš v SLS než ve FH. Cena je sice šílená, ale možnosti vybavit sondu a dostat ji k cíli v rozumném čase jsou také někde jinde.
Myslim, ze tu este zabudame na jednu dalsiu moznost, ktoru FH otvara: zostavit si sondu s lodou na obeznej drahe s boosterom lubovolnej velkosti, tvaru a farby. FH dava uplne idealnu moznost vytiahnut na obeznu drahu naklad s jednym urychlovacim stupnom a k nemu pri dalsich letoch pripojit jeden alebo viac dalsich stupnov. Ja viem, ze tam je niekolko technickych vychytavok, ktore treba vyriesit ako napr. ze nemame samotny vrchny stupen, ktory by sme takto dokovali, ale asi by nebolo odveci sa tymto konceptom zaoberat.
Alebo je tam nejaky zasadny problem, ktory som prehliadol?
re: ventYl
ten booster už byste dnes musel REÁLNĚ vyvíjet aby se s ním dalo rozumně počítat při plánování mise… čas se v kosmonautice měří na roky až desítky let (a samozřejmě jeho vývoj by nebyl zadarmo, dost by záleželo na jeho využití při jiných misích aby ty peníze byly ospravedlnitelné)
Kdyby to bylo tak perspektivní, už by to asi Elon někdy zmínil… Zatím jediný projekt s manipulací na oběžné dráze o kterém víme bude tankování marsovského transportéru (tankování je jediná možnost jak dostat na Mars takový náklad a to přitom ty rakety samy o sobě budou ještě větší „hovada“ než SLS)
Sondu k vnějším planetám tehdy mohli poslat též Sověti, disponovali silnějším nosičem a meziplanetární sondy pálili jako na běžícím páse, mohli poslat daleko hmotnější sondu než USA, proč tak neučinili je mi záhadou.
no, ruské sondy tehdy neprosluly zrovna dlouhověkostí a vysokou spolehlivostí. Je důvods předpokládat, že to i oni věděli. Holt dělali to, co uměli. i tak byl záběr jejich programu tehdy obdivuhodný.
Myslim, ze prave tempo palenia sond najma k Venusi ale aj Mesiacu, postupne uspechy programu Venera a neuspechy pri Marse rusov presvedcil, ze dalej do vesmiru ist nechcu. Dalej treba vzat v potaz aj to, ze vtedajsie ruske solarne panely boli nizsich nominalnych vykonov a nevalnej zivotnosti najma co sa starnutia tyka + asi nedisponovali linkou na vyrobu plutonia vhodneho to RTG zdrojov. Letiet v tej dobe k Jupiteru iba cisto za pouzitia solarnych panelov bolo nemyslitelne.
Tohle je tedy fakt úžasný článek. Skvělý představy …
Díky a věřme, že se to podaří. 😉
Racek: clovek si pak rad poslechne Julii Novakovou, jak povida o pruzkumu ledovych mesicu. To jsem pak nateseny jeste vic, jak se ma sonda zavrtavat do ledu a koupat se v oceanu hluboko pod povrchem:-)
Jo, Julie je fakt dobrá. Rád jí čtu.
Snáď to vyjde. Orbiterom ľadových obrov veľmi fandím. Jedna preletová sonda, navyše ešte zo 70.-tych rokov, je naozaj málo. Merkúr sa už v tomto smere dočkal nápravy, tak držím palce aj Uránu a Neptúnu! 🙂
Dúfam že navrhovatelia sond,ich budú navrhovať modulárne s možnosťou diaľkovej opravy robotickou sondou plus možnosť doplnenia paliva a tým predĺženie predpokladanej misie o roky!