La missione New Horizons della NASA ci ha insegnato molto su Plutone, il pianeta nano dei ghiacci. Ma la navicella spaziale ha superato Plutone così velocemente che abbiamo ottenuto solo immagini ad alta risoluzione di un lato del pianeta, il cosiddetto 'lato dell'incontro'. New Horizons ci ha dato un grande passo avanti nella comprensione, ma in un certo senso ha posto più domande di quante ne abbia risposto.
Il prossimo passo è chiaramente un orbiter, e ora la NASA sta iniziando a prenderne seriamente in considerazione uno.
La NASA ha dato il Istituto di ricerca del sud-ovest (SwRI) per iniziare a sviluppare l'idea. SwRI ha il compito di indagare 'gli attributi importanti, la fattibilità e il costo di una possibile futura missione orbitale di Plutone'.
New Horizons ha catturato molte immagini ad alta risoluzione del lato vicino o incontro. Ma le immagini del lato opposto hanno una risoluzione molto più bassa perché la navicella spaziale è passata così velocemente. Immagine: NASA/JPL/Nuovi Orizzonti
È tutt'altro che sicuro. Questo studio è uno dei 10 approvati dalla NASA prima del prossimo Indagine decennale sulla scienza planetaria . Lo studio svilupperà i requisiti di progettazione per un orbiter e il suo carico utile, effettuerà alcune stime preliminari dei costi e valuterà i rischi per le nuove tecnologie necessarie per la missione. I risultati di questo studio saranno consegnati al National Academy Planetary Decadal Study che inizierà nel 2020.
New Horizons ha visitato Plutone prima di addentrarsi nella fascia di Kuiper e visitare il MU69 del 2014, un oggetto della fascia di Kuiper (KBO) noto anche come Ultima Thule . La navicella spaziale potrebbe persino visitare un terzo KBO. Il Pluto Orbiter proposto seguirebbe un percorso simile.
Un mosaico globale di Plutone. Il centro dell'immagine è il lato dell'incontro di Plutone, dove New Horizons è stato in grado di catturare le alte risoluzioni mentre sfrecciava oltre. A destra e a sinistra ci sono il lato senza incontro, ripreso a una risoluzione molto più bassa quando New Horizons era più lontano. Immagine di credito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Ross Beyer
'Siamo entusiasti di avere questa opportunità per informare le deliberazioni del sondaggio decennale con questo studio', ha affermato la dott.ssa Carly Howett di SwRI, che sta guidando lo sforzo. 'Il nostro concetto di missione è inviare un singolo veicolo spaziale in orbita attorno a Plutone per due anni terrestri prima di staccarsi per visitare almeno un pianeta nano KBO e un altro KBO'.
Il precedente lavoro della SwRI su un orbiter Plutone ha posto le basi per questo studio. Nel 2018, SwRI ha utilizzato i propri fondi di ricerca per sviluppare l'idea di un tour orbitale in grado di indagare su Plutone e poi dirigersi ulteriormente nella fascia di Kuiper.
'... è possibile utilizzare l'assistenza gravitazionale della luna più grande di Plutone, Caronte, per sfuggire all'orbita di Plutone e tornare nella fascia di Kuiper...'
Dr. Alan Stern, Southwest Research Institute
'In uno studio finanziato da SwRI che ha preceduto questo nuovo studio finanziato dalla NASA, abbiamo sviluppato un tour orbitale del sistema Plutone, dimostrando che la missione era possibile con veicoli di lancio con capacità pianificate e sistemi di propulsione elettrica esistenti', ha affermato il dott. Alan Stern di SwRI, investigatore principale della missione New Horizons e dello studio finanziato da SwRI. 'Abbiamo anche dimostrato che è possibile utilizzare gli aiuti gravitazionali della luna più grande di Plutone, Caronte, per sfuggire all'orbita di Plutone e tornare nella fascia di Kuiper per l'esplorazione di più KBO come MU69 e almeno un altro pianeta nano per il confronto con Plutone. '
L'ostacolo chiave in una missione orbitante su Plutone è il propellente. Ci vuole molto propellente per orbitare attorno a Plutone e studiare le sue lune, la sua atmosfera, le sue interazioni con il vento solare e altri aspetti del sistema di Plutone. Ma lo studio del 2018 ha mostrato che un orbiter Plutone potrebbe utilizzare l'assistenza gravitazionale dal satellite di Plutone Caronte studiare Plutone per diversi anni e potrebbe utilizzare lo stesso aiuto gravitazionale per addentrarsi più in profondità nella fascia di Kuiper. Questo è simile a come la missione Cassini ha usato la grande luna di Saturno, Titano.
Questa immagine del lato dell'incontro di Plutone è stata scattata solo pochi minuti dopo che New Horizons era al suo massimo avvicinamento. Un orbiter consentirebbe un'indagine estesa. Credito: NASA/JHUAPL/SwRI.
'Questo è rivoluzionario', ha detto Stern a proposito del studio 2018 . 'In precedenza, la NASA e la comunità scientifica planetaria pensavano che il prossimo passo nell'esplorazione della fascia di Kuiper sarebbe stato quello di scegliere tra 'andare in profondità' nello studio di Plutone e delle sue lune o 'andare in largo' esaminando oggetti più piccoli della fascia di Kuiper e un altro pianeta nano per confronto con Plutone. La comunità della scienza planetaria ha discusso su quale fosse il passo successivo giusto. I nostri studi dimostrano che puoi fare entrambe le cose in un'unica missione: è un punto di svolta'.
Il piano del 2018 ha anche consentito un incontro ravvicinato con Caronte, il satellite più grande di Plutone, così come altri sorvoli lunari.
Un'immagine a colori potenziati di Caronte da New Horizons. Immagine di credito: dalla NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute – http://pluto.jhuapl.edu/Multimedia/Science-Photos/image.php?gallery_id=2&image_id=323 (vedi anche http://photojournal .jpl.nasa.gov/catalog/PIA19968), dominio pubblico, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=43899990
Tiffany Finley è un responsabile del software presso la divisione di scienze spaziali e ingegneria di SwRI. 'Questo tour è lungi dall'essere ottimizzato, eppure è in grado di effettuare cinque o più sorvoli di ciascuna delle quattro piccole lune di Plutone, mentre si esaminano le regioni polari ed equatoriali di Plutone utilizzando cambiamenti di piano', ha affermato Finley. 'Il piano consente anche un ampio incontro ravvicinato con Caronte prima di immergersi nell'atmosfera di Plutone per il campionamento prima che l'imbarcazione utilizzi Caronte un'ultima volta per fuggire nella fascia di Kuiper per nuovi incarichi', ha affermato.
Lo studio del 2018 ha anche mostrato che un Pluto Orbiter potrebbe usare lo stesso sistema di propulsione agli ioni di xeno come missione Dawn per viaggiare verso altri oggetti della fascia di Kuiper. Ha anche mostrato che l'orbiter potrebbe entrare in orbita attorno a un altro pianeta nano nella fascia di Kuiper.
New Horizons ci ha dato il nostro primo sguardo alla superficie attiva di Plutone. Come una lampada di lava cosmica, un'ampia sezione della superficie ghiacciata di Plutone nello Sputnik Planum viene costantemente rinnovata da un processo chiamato convezione che sostituisce i vecchi ghiacci superficiali con materiale più fresco. Un orbiter ci aiuterebbe a capire questa e molte altre caratteristiche di Plutone. Credito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.
'Chi avrebbe mai pensato che una singola missione utilizzando i motori di propulsione elettrica già disponibili potrebbe fare tutto questo?' Stern ha detto dello studio del 2018. “Ora che il nostro team ha dimostrato che la comunità scientifica planetaria non deve scegliere tra un orbiter di Plutone o sorvoli di altri corpi nella fascia di Kuiper, ma può avere entrambi, chiamo questa missione combinata il 'gold standard' per il futuro Plutone. e l'esplorazione della fascia di Kuiper.”
Ci sono diversi ostacoli che un Pluto Orbiter deve affrontare. Uno è la comunicazione dei dati. New Horizons aveva solo 16 GB di memoria dati e ha impiegato 16 mesi per trasmettere tutti i suoi dati dal flyby di Plutone alla Terra. Questo ovviamente non funzionerà per un orbiter. È semplice aumentare l'archiviazione dei dati, ma sarà necessario un sistema di trasmissione dei dati molto più potente.
New Horizons è una navicella spaziale piuttosto piccola, e quindi è il suo piatto. Un Pluto Orbiter avrebbe bisogno di un sistema di trasmissione dati molto più grande e potente. Credito immagine: dalla NASA - http://mediaarchive.ksc.nasa.gov/detail.cfm?mediaid=27362, dominio pubblico, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=401365
È un buon segno che la NASA abbia deciso di finanziare uno studio più dettagliato sulla proposta Pluto Orbiter di SwRI. SwRI ha una solida esperienza nella gestione delle missioni, tra cui Juno, New Horizons e STAMBECCO . Hanno anche sviluppato tecnologie e strumenti per più missioni NASA ed ESA.
Grazie a New Horizons, sappiamo che Plutone è molto più complesso di quanto pensassimo. Sappiamo che la superficie di Plutone è molto più attiva di quanto avremmo potuto immaginare. Sappiamo che Plutone ha un'atmosfera e pensiamo che un tempo Plutone avesse del liquido sulla sua superficie. Plutone può anche avere a oceano sotto la superficie , forse legato al cosiddetto cuore di Plutone, il Regione di Tombaugh.
Il primo piano del lato posteriore di Plutone ripreso da New Horizons mostra più strati di foschia nella sua atmosfera prevalentemente di azoto. Credito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.
New Horizons ci ha dato davvero solo un'istantanea di Plutone. È un'istantanea estremamente allettante, ma il flyby è durato solo circa 24 ore e c'è molto altro da imparare.
Di più:
- Comunicato stampa: SwRI PER PIANIFICARE LA MISSIONE SU PLUTONE ORBITER
- Comunicato stampa 2018: SwRI TEAM FA SVOLGIMENTI STUDIANDO LA MISSIONE DI PLUTONE ORBITER
- NASA: Un anno dopo: le 10 migliori scoperte di New Horizons su Plutone
