Astronautika: misije

Prošle nedelje sam (ponovo) pisao o mom omiljenom Tritonu. Tada sam se setio misije koja je prošle godine bila u šesnaestercu – znači 'samo što nije' – ali nažalost gol je promašen: misija je otkazana 'do daljeg'. Ako kažem da je trebala da stigne do cilja 2040, to znači da je mnogi od nas možda neće ni da doživi. Zato nam je ovo šansa da vidimo kako su naučnici i inženjeri naše generacije razmišljali o jednoj međuplanetnoj misiji.

U februaru pretprošle godine NASA je odabrala četiri sonde koje su ušle u finale za odabir sledeće misije klase 'Discovery', najjeftiniju koju finansira američka kosmička agencij[1]. Trebalo je da jedna ili dve od njih konačno dobiju zeleno svetlo (čitaj $$$)i bace se na finalni dizajn. Pošto je u Americi sve vezano za marketing i lobiranje, timovi svake misije su čitave prošle godine intenzivirali svoje napore da u očima javnosti postanu što poznatiji. Dve od četiri misije bile su usmerene na spoljne planete, nešto što se retko dešava na konkursima za misije tipa 'Discovery', s tim što je jedna od njih, ni manje ni više, nameravala da otputuje do Neptuna! Pričam o 'Tridentu' (Trozupcu), maloj i jeftinoj sondi koja je želela da se prva vrati na Neptun nakon što ga je 'Voyager 2' posetio davne 1989. Tačnije, 'Trident' je želeo da se usredsredi na Triton, najveći Neptunov mesec. Prečnik Tritona je određen sa greškom manjom od 1 km – 2707 kilometara – naš Mesec ima 3474 km – a takođe je ekstremno zanimljiv jer sve ukazuje da se radi o zarobljenom objekt Kajperovog pojasa. 'Voyager 2' je otkrio složen svet sa tankom azotnom atmosferom i aktivnom površinom, o čemu sam pisao u prošloj priči. Susret 'New Horizonsa' s Plutonom 2014. godine ponovno je probudio zanimanje za Triton. Oba su tjela Kajperovog pojasa i oba imaju složenu površinu. Međutim, iako su rođaci oni nisu isti. Zbog ovog razloga, proučavanje Tritona bi nam omogućilo da bolje razumemo evoluciju Kajperovog pojasa pa, prema tome, i formiranje Sunčevog sistema.

1
Strane investicije na Tritonu donele su prosperitet lokalnom stanovništvu nakon što je i tamo pronađen litijum.

Međutim, prilikom finalnog odlučivanja 2. juna 2021. NASA se odlučila za misije 'DAVINCI+' i 'VERITAS' – obe za istraživanje Venere – a preostale dve daleke misije su otpale. Ispostavilo se da je Triton predaleko i Nasini planovi za slanje sonde ka dalekom divu nisu se ostvarili, pa ćemo morati da pričekamo makar nekoliko decenija pre nego što vidimo misiju poput 'Cassinija' kako kruži oko Urana ili Neptuna. 'Trident' je trebao da bude privremeni i jeftini šortkat za proučavanje Neptunovog sistema, iako bi bio fokusiran samo na Triton. Međutim, slanje jeftine sonde ka tako udaljenom cilju moralo je biti vrlo dobro opravdano sa naučnog stajališta, pogotovo ako ga uporedimo s drugim odredištima unutar Sunčevog sistema gde bi sonda klase 'Discovery'mogla doneti mnoga otkrića uz mnogo manje utrošenog vremena i bez većeg rizika. U slučaju Tritona, naučni interes se vrti oko mogućeg postojanja podzemnog okeana. Triton bi mogao biti 'okeanski svet' poput Evrope, Ganimeda, Kalista, Titana ili Encelada, tj. telo s vodenim plaštem ispod ledene kore, koje naučna zajednica smatra telom od velikog interesa. Zapravo, prema najnovijim procenama, i Pluton bi mogao biti još jedan okeanski svet, pa bi se istraživanje Tritona moglo ekstrapolirati na ostale trans-neptunske objekte (TNO).

2
Enigme Tritona: Kako se obnavlja površina? Kako nastaju gejziri? Zašto je joonosfera toliko jaka?

Projekt 'Trident' je rođen 2014. godine kao mnogo složenija i teža sonda – 3,1 tona – pod akronimom 'TRIDENT' ( Taking Remote and In-situ Data to Explore Neptune and Triton ) s ciljem da uđe u orbitu oko Neptuna 2042. godine. Ova misija nije imala šanse da napreduje van Nasinog planiranog programa za slanje složene sonde na Uran i Neptun do polovime veka, tako da je 2017. potpuno reciklirana kako bi postala jeftina ponuda pod rukovodstvom Louise Prockter, direktorke Planetnog i Lunarnog instituta iz Hjustona. Trident je sada bila mnogo manja sonda, 1,1 tonu, koja bi nosila 135 kg hidrazina. Trebala je to da bude misija preletanja, odn. bez ulaska u orbitu oko Neptuna ili Tritona, već bi samo proletela pored poput 'Voyagera 2'. Da je bio odobren, 'Trident' bi poleteo u oktobru 2025. – ili u oktobru 2026. ako ne bi bilo moguće ranije – i izvršio bi tri fly-bya pored Zemlje, jedan pored Venere i jedan pored Jupitera (2032.). Ova putanja, EVEEJN, omogućila bi 'Tridentu' da proleti pored Neptuna i Tritona 2038. godine, gotovo deceniju ranije nego što bi složena sonda poput 'Cassinija' stigla do sistema. Lansirni prozor otvoren od 2025. do 2026. bio je neophodan kako bi letilica mogla da prati trajektoriju uz malu potrošnju goriva (treba napomenuti da su prozori za lansiranje ka Jupiteru dostupni samo svakih 13 godina).

Za proizvodnju električne energije, 'Trident' je trebalo da poseduje dva snažna MMRTG radioizotopska generatora ( Multi-Mission Radioisotop Thermoelectric Generator ) punjena plutonijumom 238, što su bili jedni od najskupljih elemenata misije – oko $70 miliona – koji su ograničavali izbor raketa-nosača na 'Atlas V 401' ili budući 'Vulcan' iz ULA-e ('Atlas V' je za sada jedina raketa u upotrebi koju je NASA sertifikovala za lansiranje RTG-a).

3
Početna ideja 'TRIDENT-a' kao teže i skuplje međuplanetne sonde. Treba je uporediti sa 'Voyagerima' iz 70-ih godina a onda sa 'Horizonsom' iz ovog veka i videti pravac razvoja američkih međuplanetnih sondi.

4
Poslednji dizajn 'Tridenta' sa naučnim instrumentima.

Trebalo je da sam susret sa Tritonom bude mal'tene trenutan (brzinom od oko 58.500 km/h), ali razdoblje naučnog ispitivanja bi trajalo 13 dana. 'Voyager 2' je uspeo da fotografiše samo 40% Tritonove površine, tako da je jedan od prioriteta 'Tridenta' trebao da bude i snimanje ostatka površine, ali bi u isto vreme snimio i neka područja koja je 'Voyager' snimio 1989. da bi video da li je došlo do nekih promena. Osim toga, pokušao bi da snimi detalje noćne hemisfere uz pomoć svetlosti koju odbija Neptun[2]. Drugi prioritet bi bio proveriti ima li, doista, ovaj satelit podzemni okean. Da bi to učinio, plan je da 'Trident' iskoristi učinak tog okeana na lokalno magnetno polje, nastalo interakcijom magnetosfere Neptuna i slane vode okeana (nešto što je već učineno sa satelitima Jupitera i Saturna ). Naravno, nikada ranije ovaj efekat nije meren tokom jednog preleta, a sem toga, Tritonova jonosfera bi komplikovati merenja, iako ne bi predstavljala nepremostivu prepreku. Istraživači veruju da bi Tritonov okean mogao biti debeo 230 kilometara, plus minus 100 kilometara. Zapravo, veća je verovatnoća da Triton ima unutrašnji okean nego ostali objekti Kajperovog pojasa zahvaljujući plimskom zagrevanju uzrokovanom njegovom anomalnom orbitnom inklinacijom od 23° (uz to, radi se o retrogradnoj orbiti, što ne iznenađuje obzirom da se radi o zarobljenom telu). Upravo ovo plimsko zagevanje jedan je od razloga zašto je Triton relativno drugačiji od Plutona.

5
Balistička trajektorija 'Tridena' sa nekoliko gravitacionih asistencija.

6
Geometrija planiranog preleta 2038. godine.

Za sprovođenje ovih merenja, 'Trident' bi morao da proleti vrlo blizu Tritona: na svega 500 kilometara. To bi takođe omogućilo detaljnu analizu azotne atmosfere. Radi poređenj, 'New Horizons', mnogo lakša sonda (500 kg), prošišala je svojevremeno na 12.550 km od Plutona. Ova razlika je moguća zahvaljujući činjenici da danas znamo Tritonovu orbitu mnogo bolje Plutonove u to vreme, budući da znamo da oko Tritona nema meseci ili prstenova koji predstavljaju opasnost za sondu.

'Trident' je trebalo da nosi 6 naučnih instrumenata: kameru visoke rezolucije NAC ( Narrow Angle Camera ), s rezolucijom manjom od 200 metara, širokougaonu kameru WAC ( Wide Angle Camera ), srezolucijom od ≤ 2,500 m, troosni magnetometar za detekciju podzemnog okeana, plazmeni spektrometar za proučavanje atmosfere, infracrveni spektrometar za proučavanje sastava površine (s rezolucijom od 2-100 kilometara) i radio instrument koji bi se koristio za gravimetrijska proučavanja Tritonove unutarnje građe (NAC kamera i infracrveni spektrometar zapravo su bili objedinjani u jedan instrument).

7
Naučni instrumenti misije. 

8
Triton snimljen 'Voyagerom' sa daljine od oko 40.000 km.

'Tridentov' izazov se sastojao u tome da pokaže da misija tipa 'Discovery' – s maksimalnim budžetom od $500 miliona – može da odleti do najudaljenije planete u Sunčevom sistemu. Bilo je teško da projekat misije napreduje, pogotovo obzirom na to da su dve suparničke misije bile namenjene Veneri, prioritetnijem cilju, bližem i lakšem za istraživanje od Tritona. No, s druge strane, misije tipa 'Discovery' ne biraju se — samo — na temelju navodnog objektivnog interesa, već i na temelju naučnih i budžetskih benefita svakog predloga. I, uostalom, 2017. NASA je odabrala sondu 'Lucy' kao 'Discovery' misiju #13, sondu koja će ući u orbitu Jupitera. Lansirana je u oktobru prošle godine… Košta skoro $1 milijardu.

9

Reference:

  • https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2020-112
  • https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2019/pdf/3200.pdf
  • https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2020/pdf/2886.pdf
  • https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2019/pdf/3188.pdf

 

[1] Koga interesuje ova tema, neka pročita ovu priču.

[2] Lukava fora, već isprobana, a poslednji put to je 2015. uradio 'New Horizons'. Dok je napuštao Plutonov sistem i osvetljenu stranu planete, udaljujući se, okrenuo se i slikao Puton s druge strane, koju je osvetljavalo jedino svetlo obijeno od najvećeg meseca, Harona.

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi: