Bir uzay aracı, Satürn’ün tüm iç büyük uydularını ziyaret edebilir

Daha önce Kerbal Space Program oynadıysanız, uzay aracınızı istediğiniz yörüngeye sokmanın ne kadar zor olabileceğini bilirsiniz. Gerçek hayatta daha da zordur. Bu nedenle, Satürn’ün tüm büyük iç uydularını tek seferde incelemek için bir teklif görmek oldukça etkileyici.

Geniş bir düzeyde, yörüngeler oldukça basittir. Gezegenler ve aylar temelde elipslerdir. Uzay aracı harekete geçtiğinde genellikle eliptik veya parabolik bir yol izler, bu nedenle, uzay aracınızın yörüngesini varış noktanız ve çıkış noktanız ile sıralamanız yeterlidir. Matematiği biliyorsanız, hesaplamaları elle yapabilirsiniz. Robert Heinlein ve Hal Clement gibi birkaç eski bilim kurgu yazarı, uzay yolculuğu hikayelerinin doğru olmasını sağlamak için tam da bunu yaptı.

Ancak bu tür basit hesaplamalar yalnızca uçuş yollarını belirler ve yerçekimi sapanları gibi enerji tasarrufu sağlayan hileleri hesaba katmaz. Bir uzay aracını dış güneş sistemine götürmenin enerji talepleri o kadar yüksek ki, Jüpiter ve ötesine yapılan ilk görevler bile hesaplanması zor olan yerçekimsel yardımcılara dayanıyordu.

Juno ve Cassini gibi görevlerden de gördüğümüz gibi, bir uzay aracını bir gezegenin yörüngesine oturtmak son derece faydalıdır, böylece veri toplamak için bolca zamanımız olur. İdeal olarak, Satürn’e yapılacak bir görev gibi bir şey için, halkalı gezegene makul bir sürede ulaşmak, ardından gezegenin etrafında birkaç ilginç ay uçuşu yapan bir dizi yörüngeye geçmek istersiniz, ancak bu büyük bir sorudur. misyon.

Zorluklardan biri yörünge enerjisi ile ilgili. Satürn’e hızlı bir şekilde ulaşmak için çok fazla hız oluşturmanız gerekir. Yörüngeye girmek için bu hızın çoğunu almanız gerekir. Uzay aracınızın gezegenin yerçekimi kuyusunun derinliklerinde yörüngede dönmesini istiyorsanız, bu özellikle zordur. Cassini görevi için ekip, zaman zaman Satürn’ün iç uydularına yakın eğimli yörüngeler kullanarak bir uzlaşmaya vardı. Bu iyiydi çünkü Cassini’nin ana odak noktası, Satürn’den nispeten uzakta olan ay Titan’dı.

Satürn’e dönüş görevi için gökbilimciler, Enceladus’un iyi bir görüntüsünü gerçekten almak isterler. Bol miktarda sıvı suya sahip olduğunu biliyoruz ve yaşam için mükemmel bir aday. Ancak Satürn’ün yerçekimi kuyusunun derinliklerinde, yörünge yarıçapı Titan’ınkinin yalnızca beşte biri kadar. Şu anda, önerilen en güçlü görev, yaklaşık 18 ay boyunca ayın yörüngesinde kalacak olan Enceladus Orbilander’dır. Ancak bu, görevin diğer Satürn uydularını derinlemesine incelemesini engelleyecektir.

Bu yeni teklifin devreye girdiği yer burasıdır. Sadece Enceladus’a odaklanmak yerine, neden Satürn’ün tüm büyük uydularının etrafında vakit geçirmeyesiniz? Bunu başarmak için ekip, elektrikli tahrik motoruna dayanan karmaşık bir yörünge seti öneriyor. İyon itici olarak da bilinen böyle bir motor, uzun süreler boyunca çok az miktarda itme sağlayabilir. Buradaki fikir, yörüngeleri tek seferde değiştirmek yerine yavaş yavaş yörüngeleri değiştirmektir. Bu dinamik yörüngeleri hesaplamak gerçekten zordur, ancak son derece enerji verimlidirler ve zamanla ayarlanabilirler.

Ekip, tekliflerinde elektrikli tahrikin yalnızca Enceladus ve Titan’ı değil, aynı zamanda Dione, Tethys ve Mimas’ı da ziyaret edecek bir göreve nasıl güç sağlayabileceğini gösteriyor. Önceliklere bağlı olarak, görev bu uyduların her birinin etrafında yörüngeye oturtulabilir ve her dünyaya birkaç yakın yaklaşım gerçekleştirilebilir. Görevin uzunluğuna bağlı olarak, elektrikli tahrik, güneş enerjisi veya nükleer enerji olabilir.

Bu ilk öneri, yalnızca bir kavram kanıtıdır, ancak Satürn’e yapılacak bir sonraki görevin Enceladus veya başka bir ay arasında seçim yapmak zorunda olmadığını gösterir. Seçtiğimiz yörünge yolları konusunda keskin bakışlı olabilirsek, Satürn sisteminde büyük bir tur atmak mümkündür.

Bulgular şu adreste yayınlanıyor: arXiv ön baskı sunucusu.