La missione New Horizons della NASA ha effettuato la prima esplorazione di Plutone-Caronte e del suo sistema di piccole lune nel 2015. Le scoperte scientifiche hanno portato la comunità scientifica a spingere per un ritorno su Plutone con un orbiter o per esplorare altri pianeti nani nella fascia di Kuiper. Credito:NASA/JHUAPL/SwRI
Un team del Southwest Research Institute che utilizza fondi di ricerca interni ha fatto diverse scoperte che espandono la portata e il valore di una futura missione orbitante Plutone. Le scoperte definiscono un tour orbitale per risparmiare carburante e dimostrano che un orbiter può continuare l'esplorazione nella fascia di Kuiper dopo aver esaminato Plutone. Questi e altri risultati dello studio saranno riportati questa settimana in un seminario sulla futura esplorazione di Plutone e della fascia di Kuiper presso la Divisione per le scienze planetarie dell'American Astronomical Society, incontro a Knoxville, Tennessee.
Il vicepresidente associato e scienziato planetario Dr. Alan Stern guida lo studio SwRI. Il team ha scoperto per la prima volta come è possibile raggiungere numerosi obiettivi scientifici chiave utilizzando gli aiuti gravitazionali del gigantesco satellite di Plutone, Caronte, piuttosto che propellente, permettendo all'orbiter di cambiare ripetutamente la sua orbita per investigare vari aspetti di Plutone, la sua atmosfera, le sue cinque lune, e le sue interazioni del vento solare per diversi anni. Il secondo risultato dimostra che, dopo aver completato i suoi obiettivi scientifici a Plutone, l'orbiter può quindi utilizzare la gravità di Caronte per sfuggire al sistema senza utilizzare carburante, lanciando la navicella nella fascia di Kuiper per utilizzare lo stesso sistema di propulsione elettrica utilizzato per entrare nell'orbita di Plutone per poi esplorare altri pianeti nani e corpi più piccoli della fascia di Kuiper.
"Questo è rivoluzionario, " ha detto Stern. "In precedenza, La NASA e la comunità scientifica planetaria pensavano che il prossimo passo nell'esplorazione della fascia di Kuiper sarebbe stato quello di scegliere tra "andare in profondità" nello studio di Plutone e delle sue lune o "andare in largo" esaminando oggetti più piccoli della fascia di Kuiper e un altro pianeta nano per il confronto con Plutone. . La comunità della scienza planetaria ha discusso su quale fosse il passo successivo giusto. I nostri studi dimostrano che puoi fare entrambe le cose in un'unica missione:è un punto di svolta".
Il progetto del tour orbitale di Plutone sviluppato da SwRI mostra che gli obiettivi scientifici possono essere raggiunti solo con piccole risorse di carburante e numerosi aiuti gravitazionali usando la gigantesca luna di Plutone Caronte. Credito:Southwest Research Institute
Il team include anche l'ingegnere di volo spaziale e progettista di missioni Dr. Mark Tapley e la scienziata planetaria Dr. Amanda Zangari, così come il project manager John Scherrer e il software lead Tiffany Finley, tutto dalla Space Science and Engineering Division di SwRI.
Finley ha progettato il tour orbitale di Plutone attorno a dozzine di manovre di assistenza gravitazionale di Caronte. "Questo tour è lungi dall'essere ottimizzato, eppure è in grado di fare cinque o più sorvoli di ciascuna delle quattro piccole lune di Plutone, durante l'esame delle regioni polari ed equatoriali di Plutone utilizzando cambiamenti di piano. Il piano consente anche un ampio incontro ravvicinato con Caronte prima di immergersi nell'atmosfera di Plutone per il campionamento prima che l'astronave utilizzi Caronte un'ultima volta per fuggire nella Cintura di Kuiper per nuovi incarichi. " lei disse.
Il lavoro di Tapley ha dimostrato che un sistema di propulsione elettrica simile a quello utilizzato dalla missione Dawn della NASA potrebbe alimentare l'orbiter per consentirgli di volare verso altri oggetti conosciuti della fascia di Kuiper, compreso uno qualsiasi di un certo numero di pianeti nani. "Infatti, abbiamo scoperto che è persino possibile raggiungere e poi entrare in orbita attorno a un secondo pianeta nano nella fascia di Kuiper dopo aver studiato Plutone!" ha detto Tapley.
Questa figura raffigura un veicolo spaziale a propulsione elettrica che lascia l'orbita di Plutone, volando vicino ad altri piccoli oggetti della Fascia di Kuiper e poi raggiungendo il pianeta nano 2002 MS4 come solo un esempio della missione "gold standard" dell'orbita di Plutone-esploratore della Fascia di Kuiper scoperta dal team di studio SwRI. Credito:Southwest Research Institute
Inoltre, Zangari ha condotto uno studio separato che ha esaminato le missioni verso i 45 più grandi oggetti della fascia di Kuiper e pianeti nani, con lanci possibili tra il 2025 e il 2040. Il suo lavoro ha delineato possibili missioni di 25 anni o meno sui pianeti nani Eris e Sedna attraverso le oscillazioni Giove-Nettuno, Quaoar, Makemake, Haumea via swingbys Giove-Saturno, e Varuna dopo un sorvolo di Giove-Urano. Un documento che descrive in dettaglio questo lavoro è stato accettato dal Journal of Spacecraft and Rockets .
"Chi avrebbe mai pensato che una singola missione utilizzando motori di propulsione elettrica già disponibili potrebbe fare tutto questo?" disse Stern. "Ora che il nostro team ha dimostrato che la comunità scientifica planetaria non deve scegliere tra un orbiter di Plutone o sorvoli di altri corpi nella fascia di Kuiper, ma può avere entrambi, Chiamo questa missione combinata il "gold standard" per la futura esplorazione di Plutone e della fascia di Kuiper".
Il team trascorrerà i prossimi mesi pubblicando più scoperte e determinando gli attributi del sistema spaziale necessari per realizzare la missione esplorativa "gold standard" dell'orbita di Plutone-Kuiper Belt.
