في غضون 30 عامًا ، قد تبدأ مهمة استكشاف الفضاء التي تعمل بالطاقة النووية إلى نبتون وأقماره في الكشف عن بعض أكثر أسرار نظامنا الشمسي مراوغة حول تكوين كواكبها - والتي تم اكتشافها مؤخرًا والتي تطورت حول النجوم الأخرى.
هذه الرؤية للمستقبل هي محور دراسة تخطيطية مدتها 12 شهرًا أجراها فريق متنوع من الخبراء بقيادة شركة Boeing Satellite Systems وبتمويل من وكالة ناسا. إنها واحدة من 15 دراسة 'مهمة رؤية' تهدف إلى تطوير مفاهيم في خطط استكشاف الفضاء طويلة المدى للولايات المتحدة. وصف عضو فريق نبتون وعالم الراديو البروفيسور بول ستيفس من كلية الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في معهد جورجيا للتكنولوجيا المهمة بأنها 'استكشاف الفضاء السحيق المطلق'.
قامت ناسا بمهام مكثفة إلى كوكب المشتري وزحل ، ويشار إليهما باسم 'عمالقة الغاز' لأنهم يتألفون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم. بحلول عام 2012 ، ستكون هذه التحقيقات قد أسفرت عن معلومات مهمة حول الخصائص الكيميائية والفيزيائية لهذه الكواكب. لا يُعرف الكثير عن نبتون وأورانوس - 'عمالقة الجليد'.
قال ستيفز: 'نظرًا لوجودهما بعيدًا ، فإن نبتون وأورانوس يمثلان شيئًا يحتوي على المزيد من الأصل - لاستخدام' كارل ساجانية '-' المواد الشمسية 'أو السديم الذي يتكثف لتشكيل الكواكب'. 'نبتون كوكب أصعب. إنه أقل تأثراً بالمواد القريبة من الشمس ، ولديه تصادمات أقل مع المذنبات والكويكبات. إنه أكثر تمثيلا للنظام الشمسي البدائي من كوكب المشتري أو زحل '.
أيضًا ، نظرًا لأن نبتون شديد البرودة ، فإن بنيته تختلف عن كوكب المشتري وزحل. أشار ستيفز إلى أن مهمة التحقيق في أصل وهيكل كوكب نبتون - من المتوقع إطلاقها بين عامي 2016 و 2018 والوصول حوالي عام 2035 - ستزيد من فهم العلماء للتشكيلات الكوكبية المتنوعة في نظامنا الشمسي وفي أنظمة أخرى.
يهتم فريق البعثة أيضًا باستكشاف أقمار نبتون ، وخاصة تريتون ، التي يعتقد علماء الكواكب أنها جسم حزام كويبر. هذه الكرات الجليدية عبارة عن كواكب صغيرة يمكن أن يصل قطرها إلى 1000 كيلومتر وتوجد بشكل عام في المناطق الخارجية لنظامنا الشمسي. استنادًا إلى الدراسات التي أجريت حتى الآن ، يعتقد العلماء أن ترايتون لم يتكون من مواد نبتون ، مثل معظم الأقمار التي تدور حول الكواكب في نظامنا الشمسي. بدلاً من ذلك ، من المحتمل أن يكون Triton كائنًا في حزام Kuiper تم سحبه عن طريق الخطأ في مدار نبتون.
قال ستيفس: 'لقد تشكل تريتون بعيدًا في الفضاء'. 'إنه ليس قريبًا حتى من نبتون. هو طفل بالتبني ؟. نعتقد أن أجسام حزام كويبر مثل تريتون كانت أساسية لتطوير نظامنا الشمسي ، لذلك هناك اهتمام كبير بزيارة تريتون '.
على الرغم من أنهم يواجهون عددًا من التحديات التقنية - بما في ذلك تصميم مسبار الدخول ، وتطوير الاتصالات السلكية واللاسلكية والأدوات العلمية - فقد وضع فريق Neptune Vision Mission خطة أولية. قام أعضاء الفريق ، بما في ذلك Steffes ، بتقديمه هذا الخريف في مجموعة متنوعة من الاجتماعات العلمية لتشجيع التعليقات من الخبراء الآخرين. في 17 ديسمبر ، سيعرضونه مرة أخرى في الاجتماع السنوي للاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي. ومن المقرر أن تصدر توصياتهم النهائية إلى وكالة ناسا في يوليو 2005.
وتستند الخطة على مدى توافر تكنولوجيا الدفع بالطاقة النووية قيد التطوير في مشروع بروميثيوس التابع لوكالة ناسا. الصاروخ الكيميائي التقليدي سيطلق المركبة الفضائية من مدار الأرض. بعد ذلك ، فإن نظام الدفع الكهربائي الذي يعمل بواسطة مفاعل انشطاري نووي صغير - وهي تقنية معدلة من نوع الغواصة - من شأنه أن يدفع المركبة الفضائية إلى هدفها في الفضاء السحيق. سيولد نظام الدفع قوة دفع بطرد جسيمات مشحونة كهربائيًا تسمى الأيونات من محركاتها.
قال ستيفز إنه بسبب الحمولة العلمية الكبيرة التي يمكن أن تحملها مركبة فضائية تعمل بالطاقة النووية وقوتها ، فإن مهمة نبتون تحمل وعودًا كبيرة للاكتشاف العلمي.
وقال ستيفيس ، الخبير في الاستشعار اللاسلكي عن بعد للأغلفة الجوية ، إن المهمة ستستخدم أجهزة استشعار كهربائية وبصرية على متن المركبة الفضائية وثلاثة مجسات لاستشعار طبيعة الغلاف الجوي لنبتون. على وجه التحديد ، ستجمع البعثة بيانات عن نسب عناصر الغلاف الجوي لنبتون بالنسبة للهيدروجين ونسب النظائر الرئيسية ، بالإضافة إلى جاذبية الكوكب والمجالات المغناطيسية. وسوف يبحث في ديناميات دوران الغلاف الجوي العالمي ، والأرصاد الجوية والكيمياء. على تريتون ، سيجمع مسباران هبوطان معلومات الغلاف الجوي والجيوكيميائية بالقرب من السخانات على السطح.
سيتم إسقاط مجسات الدخول الثلاثة للبعثة في الغلاف الجوي لنبتون عند ثلاثة خطوط عرض مختلفة - المنطقة الاستوائية وخط العرض الأوسط والمنطقة القطبية. يواجه مصممو المهام التحدي المتمثل في نقل البيانات من المجسات عبر الغلاف الجوي الذي يمتص الموجات الراديوية لنبتون. وأشار إلى أن مختبر Steffes في Georgia Tech أجرى بحثًا مكثفًا واكتسب فهمًا شاملاً لكيفية معالجة هذه المشكلة.
لا يزال فريق البعثة يناقش مدى العمق الذي يجب أن تنتشر به المجسات في الغلاف الجوي لنبتون للحصول على بيانات علمية ذات مغزى. وأوضح ستيفز: 'إذا اخترنا ترددًا منخفضًا بدرجة كافية لإشارات الراديو ، فيمكننا أن نخفض إلى 500 إلى 1000 غلاف جوي للأرض ، وهو ما يعادل 7500 رطل من الضغط لكل بوصة مربعة (PSI)'. 'هذا الضغط مشابه لما تختبره الغواصة في أعماق المحيط.'
ومع ذلك ، من المحتمل ألا يكون هذا العمق مطلوبًا ، وفقًا لمصممي الغلاف الجوي لفريق البعثة ، كما قال ستيفز. ستكون المجسات قادرة على الحصول على معظم المعلومات في 100 الغلاف الجوي للأرض فقط ، أو 1500 رطل لكل بوصة مربعة.
المصدر الأصلي: بيان صحفي جورجيا تك
