La missione New Horizons della NASA ci ha insegnato molto su Plutone, il pianeta dei nani di ghiaccio. Ma l'astronave superò Plutone così rapidamente, che ottenemmo solo immagini ad alta risoluzione di un lato del pianeta, il cosiddetto "lato dell'incontro". New Horizons ci ha dato un grande balzo in avanti nella comprensione, ma in un certo senso, ha posto più domande di quante ne abbia risposto.
Il prossimo passo è chiaramente un orbita, e ora la NASA sta iniziando a prenderne seriamente in considerazione uno.
La NASA ha concesso finanziamenti al Southwest Research Institute (SwRI) per iniziare a sviluppare l'idea. SwRI ha il compito di indagare "gli attributi, la fattibilità e il costo importanti di una possibile missione futura di orbiter Plutone".
È tutt'altro che sicuro. Questo studio è uno dei 10 approvati dalla NASA in anticipo per il prossimo Planetary Science Decadal Survey. Lo studio svilupperà i requisiti di progettazione per un orbiter e il suo carico utile, farà alcune stime preliminari dei costi e valuterà i rischi per le nuove tecnologie necessarie per la missione. I risultati di questo studio saranno consegnati allo studio decadale planetario della National Academy che inizierà nel 2020.
New Horizons ha visitato Plutone prima di addentrarsi nella Kuiper Belt e visitare il 2014 MU69, un Kuiper Belt Object (KBO) noto anche come Ultima Thule. L'astronave può persino visitare un terzo KBO. Il proposto Orbiter Plutone seguirà un percorso simile.
"Siamo entusiasti di avere l'opportunità di informare le deliberazioni del sondaggio decadale con questo studio", ha dichiarato la dott.ssa Carly Howett della SwRI, che sta guidando lo sforzo. "Il nostro concetto di missione è quello di inviare un singolo veicolo spaziale in orbita attorno a Plutone per due anni terrestri prima di staccare per visitare almeno un KBO e un altro pianeta nano KBO."
Il precedente lavoro della SwRI su un orbita di Plutone ha gettato 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 per poi dirigersi verso la Cintura di Kuiper.
"... è possibile usare gli assist di gravità della più grande luna di Plutone, Caronte, per sfuggire all'orbita di Plutone e tornare nella Cintura 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 Pluto, dimostrando che la missione era possibile con veicoli di lancio di capacità pianificati e sistemi di propulsione elettrica esistenti", ha affermato il dott. Alan Stern, ricercatore principale di SwRI della missione New Horizons e dello studio finanziato dalla SwRI. “Abbiamo anche dimostrato che è possibile utilizzare gli assist di gravità della più grande luna di Plutone, Caronte, per sfuggire all'orbita di Plutone e tornare nella Cintura 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 orbiter su Plutone è 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 orbita di Plutone potrebbe usare gli assistenti di gravità del satellite Caronte di Plutone per studiare Plutone per diversi anni e potrebbe usare lo stesso aiuto di gravità per penetrare più a fondo nella Cintura di Kuiper. Questo è simile al modo in cui la missione Cassini ha usato la grande luna di Saturno, Titano.
"Questo è rivoluzionario", ha detto Stern sullo studio del 2018. "In precedenza, la NASA e la comunità scientifica planetaria pensavano che il prossimo passo nell'esplorazione della Cintura di Kuiper sarebbe stato quello di scegliere tra" approfondire "lo studio di Plutone e le sue lune o" allargarsi "esaminando gli oggetti più piccoli della Cintura di Kuiper e un altro pianeta nano per confronto con Plutone. La comunità scientifica planetaria ha discusso quale fosse il passo successivo giusto. I nostri studi dimostrano che puoi fare entrambe le cose in una sola missione: è un punto di svolta. "
Il piano del 2018 ha anche permesso un incontro ravvicinato con Charon, il più grande satellite di Plutone, così come altri voli lunari.
Tiffany Finley è un capo software della divisione di scienza e ingegneria spaziale di SwRI. "Questo tour è tutt'altro che ottimizzato, ma è in grado di fare cinque o più flybys di ciascuna delle quattro piccole lune di Plutone, mentre esamina le regioni polari ed equatoriali di Plutone usando i cambiamenti di piano", ha detto Finley. "Il piano prevede anche un ampio incontro ravvicinato con Charon prima di immergersi nell'atmosfera di Plutone per il campionamento prima che il velivolo usi Charon un'ultima volta per fuggire nella Cintura di Kuiper per nuovi incarichi", ha detto.
Lo studio del 2018 ha anche mostrato che un Orbiter Plutone potrebbe usare lo stesso sistema di propulsione agli ioni di xeno della missione Dawn per viaggiare verso altri oggetti della Cintura di Kuiper. Mostrò anche che l'orbita poteva entrare in orbita attorno a un altro pianeta nano nella Cintura di Kuiper.
"Chi avrebbe mai pensato che una singola missione utilizzando motori di propulsione elettrici già disponibili potesse fare tutto questo?" Stern ha parlato dello studio del 2018. “Ora che il nostro team ha dimostrato che la comunità scientifica planetaria non deve scegliere tra un orbita di Plutone o flybys di altri corpi nella Cintura di Kuiper, ma può avere entrambi, chiamo questa missione combinata lo 'standard d'oro' per il futuro Plutone e esplorazione della Cintura di Kuiper. "
Esistono diversi ostacoli che un Orbiter di Plutone deve affrontare. Uno è la comunicazione dei dati. New Horizons aveva solo 16 GB di memoria dati e impiegò 16 mesi per trasmettere tutti i suoi dati dal sorvolo di Pluto alla Terra. Ovviamente non funzionerà per un orbiter. È una questione semplice aumentare la memorizzazione dei dati, ma sarà necessario un sistema di trasmissione dei dati molto più potente.
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 IBEX. Hanno anche sviluppato tecnologie e strumenti per molteplici 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 potessimo immaginare. Sappiamo che Plutone ha un'atmosfera e pensiamo che una volta Plutone avesse del liquido sulla sua superficie. Plutone può anche avere un oceano sottomarino, eventualmente collegato al cosiddetto cuore di Plutone, la regione di Tombaugh.
New Horizons ci ha dato 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.
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