Dev gezegenleri bir sonraki ziyaretimiz neden bu kadar önemli ve aynı derecede zor olacak?

Dev gezegenler – Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün – güneş sistemimizdeki en hayranlık uyandıranlardan bazılarıdır ve uzay araştırmaları ve daha büyük evreni anlamamız için büyük öneme sahiptir.

Yine de, Dünya’dan uzaklıkları ve uzay araçlarının atmosferlerine girmek için hayatta kalması gereken aşırı koşullar nedeniyle – özellikle “buz devleri” Uranüs ve Neptün – en az keşfedilenler olarak kalırlar. Bu nedenle, aynı zamanda güneş sistemindeki en az anlaşılan gezegenlerdir.

Bizim devam eden Araştırma dev gezegen görevleri sırasında yaşanan zorlu giriş koşullarının nasıl aşılabileceğine bakıyor. Gelecekteki olası görevleri dört gözle beklerken, bekleyebileceğimiz şeyler burada.

Ama önce, dev gezegenler nelerdir?

Kayalık gezegenlerin aksine, dev gezegenlerin inecek bir yüzeyi yoktur. Alt atmosferlerinde bile gaz halinde kalırlar ve herhangi bir uzay aracını katı herhangi bir şeye inmeden çok önce ezebilecek son derece yüksek basınçlara ulaşırlar.

İki tür dev gezegen vardır: gaz devleri ve buz devleri.

Daha büyük Jüpiter ve Satürn gaz devleridir. Bunlar esas olarak hidrojen ve helyumdan yapılır, dışta gaz halinde bir katman ve bunun altında kısmen sıvı bir “metalik” katman bulunur. Ayrıca küçük bir kayalık çekirdeğe sahip olduklarına inanılıyor.

Uranüs ve Neptün benzer dış atmosferlere ve kayalık çekirdeklere sahiptir, ancak iç katmanları yaklaşık %65 su ve diğer “buzlardan” (teknik olarak sıvı kalsalar da) oluşur. metan ve amonyak.

Güneş sisteminin kenarına sapan

Herhangi bir dev gezegen görevi son derece zordur. Yine de, gaz devlerine gönderilen bazı geçmiş görevler var.

NASA’nın 1989 Galileo misyonu, yeterli ivmeyi sağlamak için Venüs ve Dünya’nın etrafında sapan yapmak zorunda kaldı. Jüpiter’e ulaşmak, sekiz yıl boyunca yörüngede kaldı. 2011 Juno görevi Beş yılını, Jüpiter’e (hala yörüngesinde dolaştığı) ulaşmak için Dünya’nın etrafında bir uçuş kullanarak geçirdi.

Benzer şekilde, NASA ve Avrupa Uzay Ajansı (ESA) tarafından yürütülen Cassini-Huygens misyonu yedi yıl sürdü Satürn’e ulaşmak için. Uzay aracı, gezegeni ve çevresini keşfetmek için 13 yıl harcadı ve Satürn’ün ayını keşfetmek için bir sonda başlattı. titan.

Güneş’ten çok daha uzakta bulunan iki buz devi için uçuş süreleri daha da uzuyor. Şimdiye kadar hiçbirinin özel bir görevi olmadı.

Karmaşık bir yolculuk

Buz devlerini ziyaret eden son ve tek uzay aracı, yolcu 21986’da Uranüs ve 1989’da Neptün tarafından uçtu.

Geri dönüş için momentum gelişirken, bu basit olmayacak. Bir sonraki uygun zamanda başlatırsak pencereleri başlat Uranüs için 2030–34 ve Neptün için 2029–30 arasında uçuş süreleri 11 ila 15 yıl arasında değişecektir.

Önemli bir konu güçtür. Juno uzay aracı, Güneş’e en uzak nesnedir. kullanılan güneş panelleri. Jüpiter’in yörüngesinde, yani beş kat daha uzakta Güneş’ten Dünya’dan daha fazla. Yine de, Juno’nun güneş pilleri Dünya’da 14 kilovatlık sürekli güç üretecekken, sadece Jüpiter’de 0,5kW üretin.

Bu arada Uranüs ve Neptün 20 ve 30 sırasıyla Güneş’ten Dünya’dan birkaç kat daha uzaktadır. Bu görevler için güç, radyoaktif maddelerden üretilmelidir. plütonyum bozunması (Galileo ve Cassini misyonları için güç kaynağı).

Bu radyoaktif bozunma, aletlere zarar verebilir ve müdahale edebilir. Bu nedenle, Güneş’ten çok uzakta çalışan görevler gibi gerçekten ihtiyacı olan uzay araçları için ayrılmıştır.

Sıcakla savaşmak

Dev gezegenlerin devasa ölçeği, gelen uzay araçları için yörünge hızlarının inanılmaz derecede hızlı olduğu anlamına geliyor. Ve bu hızlar uzay aracını büyük ölçüde ısıtır.

Galileo sondası Jüpiter’in atmosferine girdi. saniyede 47.5 kilometre, bir giriş sondasının şimdiye kadar yaşadığı en zorlu giriş koşullarından sağ çıktı. Giriş sırasında uzay aracının önünde oluşan şok tabakası, Güneş yüzeyinin sıcaklığının yaklaşık üç katı olan 16.000 ℃ sıcaklığa ulaştı.

Buna rağmen, dağıtımın ısı kalkanı kütlenin verimsiz olduğu tespit edildi – bu, dev gezegenlere girme konusunda hala öğrenecek çok şeyimiz olduğunu gösteriyor.

Uranüs ve Neptün’e önerilen gelecekteki araştırma görevleri, daha düşük giriş hızlarında gerçekleşecektir. 22km/s ve 26km/ssırasıyla.

Bunun için NASA, karbon fiberden dokunmuş sert ama nispeten hafif bir malzeme geliştirdi. HEET (Aşırı Giriş Çevre Teknolojisi için Isı Kalkanı), özellikle dev gezegen ve Venüs girişinde hayatta kalmak için tasarlanmıştır.

Malzeme bir ile test edilirken tam ölçekli prototiphenüz bir görevde uçmadı.

sonraki adımlar

2024’te NASA’nın Europa Clipper görevi fırlatılacak Jüpiter’in bir gezegene ev sahipliği yaptığına inanılan uydusu Europa’yı araştırmak için sıvı su okyanusu buzlu yüzeyinin altında, yaşam belirtilerinin bulunabileceği yer. bu Yusufçuk 2026’da başlatılması planlanan görev, benzer şekilde Satürn’ün ayı Titan’da yaşam belirtileri aramayı amaçlayacak.

Ortak planlar var NASA-ESA görevi yaklaşan lansman penceresindeki buz devlerinden birini ziyaret etmek için. Ama varken yaygın hazırlıkhangi buz devinin ziyaret edileceğine karar verilmedi.

Her iki gezegene de tek bir görev düşünülüyor. Bir giriş probu da planlanmıştır. Ancak görev her iki gezegeni de ziyaret ederse, hangi gezegenin olduğuna karar verilmez. sondanın keşfedeceği atmosfer.

Yaklaşan lansman penceresini karşılamak istiyorsak, beklenen görev kavramlarının tamamlanması gerekecek. 2025’e kadar, en geç. Başka bir deyişle, kriz zamanı geliyor.

Bir görev ilerlerse, en önemli iki şey hedefler NASA’nın bilim adamları için buz devlerinin iç yapısını (tam olarak neyden yapıldıklarını) ve bileşimlerini (nasıl oluştuklarını) belirleyecekler.

Diğer hedefler, manyetik alanlarını incelemeyi içerecektir. çok farklı gaz devlerine ve diğer tüm gezegen türlerine.

Ayrıca, ortalama sıcaklıkları -200℃ civarında olan Uranüs ve Neptün tarafından salınan ısıyı da incelemek isteyeceklerdir. Tüm dev gezegenler, oluşumları sırasında kazandıkları enerjiyi serbest bıraktıklarından çok yavaş soğumaya yöneliktir.

Bu ısı salınımı Jüpiter, Satürn ve Neptün için tespit edilebilir. Ancak Uranüs ısı salmıyor gibi görünüyor – ve bilim adamları nedenini bilmiyorlar.

Bu makale şuradan yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.