Исследование Нептуна - Exploration of Neptune

Нептун. Обработанное изображение из Вояджер 2'с узкоугольной камерой 16 или 17 августа 1989 г. Южный полюс Нептуна внизу изображения.

В исследование Нептун только началось с одного космического корабля, Вояджер 2 в 1989 г. По состоянию на июль 2020 г. утвержденных будущих миссий для посещения системы Нептуна нет. НАСА, ЕКА а также независимые академические группы предложили будущие научные миссии посетить Нептун. Некоторые планы миссий все еще действуют, в то время как другие были отменены или приостановлены.

Нептун также изучается издалека с помощью телескопов, в первую очередь с середины 1990-х годов. Это включает Космический телескоп Хаббла но самое главное наземные телескопы с адаптивной оптикой.

Вояджер 2

Основная статья: Вояджер 2
Вояджер 2 изображение Тритон

После успешного посещения Сатурна было решено продолжить и финансировать дальнейшие миссии Вояджер 2 к Уран и Нептун. Эти миссии были выполнены Лаборатория реактивного движения а миссия Нептуна была названа «Межзвездная миссия Вояджер Нептун». "Вояджер-2" начал делать навигационные изображения Нептуна в мае 1988 года.[1] Вояджер 2с Собственно фаза наблюдения за Нептуном началась 5 июня 1989 г., космический аппарат официально достиг системы Нептуна 25 августа, а сбор данных прекратился 2 октября.[2] Изначально планировалось использовать траекторию, в результате которой Вояджер 2 проходит около 1300 км (810 миль) от Нептуна и 8200 км (5100 миль) от Тритона.[3] Необходимость избегать обнаружения материала кольца звездным затмения привело к тому, что эта траектория была сброшена, и траектория в основном обходила кольца, но привела к более удаленным облетам обеих целей.[3]

Вояджер 2 космический корабль

25 августа в г. Вояджер 2с Во время последнего столкновения с планетой космический корабль пролетел всего на 4950 км (3080 миль) над северным полюсом Нептуна, что было самым близким приближением к любому телу с момента его отлета земной шар в 1977 году. Когда космический корабль посетил систему Нептуна, Нептун был самым дальним из известных тел Солнечной системы. Лишь в 1999 году Плутон был дальше от Солнца по своей траектории. Вояджер 2 учился Атмосфера Нептуна, Кольца Нептуна, это магнитосфера, и Спутники Нептуна.[4] Система Нептуна в течение многих лет изучалась научно с помощью телескопов и косвенных методов, но тщательное изучение Вояджер 2 расследование разрешило многие вопросы и выявило изобилие информации, которую невозможно было бы получить иначе. Данные из Вояджер 2 в большинстве случаев по-прежнему являются лучшими данными, доступными на этой планете.

Исследовательская миссия показала, что атмосфера Нептуна очень динамична, хотя она получает только 3% солнечного света, который Юпитер получает. Было установлено, что ветры на Нептуне являются самыми сильными в Солнечной системе, до трех раз сильнее, чем у Юпитера, и в девять раз сильнее, чем самые сильные ветры на Земле. Большинство ветров дуют на запад, противоположно вращению планеты. Были обнаружены отдельные облачные колоды: облачные системы появляются и растворяются в течение нескольких часов, а гигантские штормы кружат над всей планетой за 16–18 часов в верхних слоях. Вояджер 2 обнаружил антициклон назвал Большое темное пятно, подобный Юпитеру Большое красное пятно. Однако изображения, сделанные космическим телескопом Хаббла в 1994 году, показали, что Большое темное пятно исчезло.[5] В то время в верхних слоях атмосферы Нептуна также был замечен миндаль -образное пятно, обозначенное D2, и яркое, быстро движущееся облако высоко над облачными палубами, получившее название «Скутер».[2][6]

Вояджер 2 изображение Протей

Облет системы Нептуна обеспечил первое точное измерение массы Нептуна, которая оказалась на 0,5 процента меньше, чем рассчитывалась ранее. Новая цифра опровергла гипотезу о неоткрытой Планета X действовали на орбитах Нептуна и Урана.[7][8]

Нептуна магнитосфера был также изучен Вояджер 2. Было обнаружено, что магнитное поле сильно наклонено и в значительной степени смещено от центра планеты. Зонд обнаружен полярные сияния, но намного слабее, чем на Земле или других планетах. Радиоприборы на борту обнаружили, что день Нептуна длится 16 часов 6,7 минут. Кольца Нептуна наблюдались с Земли за много лет до Вояджер 2с посещение, но тщательный осмотр показал, что системы колец были замкнутыми и неповрежденными, и в общей сложности было подсчитано четыре кольца.[2]

Вояджер 2 обнаружил шесть новых малых спутников, вращающихся вокруг экваториальной плоскости Нептуна, и назвал их Наяда, Thalassa, Деспина, Галатея, Лариса и Протей. Подробно сфотографированы только три спутника Нептуна: Протей, Нереида, и Тритон; из которых последние два были единственными спутниками Нептуна, известными до визита. Протей оказался эллипсоид, размером с сила тяжести позволяет телу эллипсоида стать без округления в сфера. Он выглядел очень темным, почти как сажа. Нереида была открыта в 1949 году, но о ней мало что известно. Было обнаружено, что Тритон имел чрезвычайно активное прошлое. Активный гейзеры и полярные шапки были обнаружены, а также очень тонкая атмосфера с тонкими облаками того, что считается азотный лед частицы. При температуре всего 38 К (−235,2 ° C) это самое холодное из известных планетных тел Солнечной системы. Ближайший подход к Тритону составлял около 40 000 км (25 000 миль), и это был последний твердый мир, который Вояджер 2 исследованы рядом.[2]

Список предыдущих и предстоящих миссий к внешней Солнечной системе можно найти на сайте Список миссий к внешним планетам статья.

Возможные будущие миссии

По состоянию на июнь 2020 г. утвержденных будущих миссий для посещения системы Нептуна нет. НАСА, ЕКА и независимые академические группы предложили и работали над будущими научными миссиями для посещения Нептуна. Некоторые планы миссий все еще действуют, в то время как другие были отменены или приостановлены.

После Вояджер облет, следующий шаг НАСА в научном исследовании системы Нептуна считался флагманский орбитальный аппарат.[9] Предполагается, что такая гипотетическая миссия станет возможной в конце 2020-х или начале 2030-х годов.[9] Еще один, предложенный для 2040-х годов, называется Neptune-Triton Explorer (NTE).[10] НАСА изучило несколько других вариантов проекта как для полетов, так и для орбитальных миссий (аналогичной конструкции, что и Кассини – Гюйгенс миссия на Сатурн). Эти миссии часто собирательно называются "RMA Нептун-Тритон-KBO" миссиями, которые также включают орбитальные миссии, которые не будут посещать объекты пояса Койпера (KBOs). Из-за бюджетных ограничений, технологических соображений, научных приоритетов и других факторов ни один из них не был утвержден.[11]

Конкретные исследовательские миссии на Нептун включают:

  • Орбитальный аппарат Нептуна миссия - Отмененная концепция орбитальной миссии с упором на Нептун и Тритон.
  • Арго - Отмененная концепция миссии в Программа New Frontiers, облет Юпитера, Сатурна, Нептуна (с Тритоном) и Пояс Койпера с запуском в 2019 году.
  • ODINUS - Концепция миссии, основанная на миссии двойного космического корабля для исследования систем Нептуна и Урана. Дата запуска - 2034 год.[12][13]
  • Миссия OSS - предлагаемый совместный полет ЕКА и НАСА. Его основное внимание будет сосредоточено на картографировании гравитационных полей в глубоком космосе, включая Внешнюю Солнечную систему (до 50 Австралия ).[14]
  • Тритон Хоппер - А NIAC изучение миссии к Нептуну с целью приземления и перелета с места на место на луне Нептуна Тритон.[15]
  • Трезубец - Финалист Программа открытия, исполнит сингл облет Нептуна в 2038 году и внимательно изучите его самый большой спутник Тритон.[16]

Траектория с самой низкой энергией для запуска с Земли на Нептун использует Юпитер. помощь гравитации, открывая оптимальное окно запуска с интервалом в 12 лет, когда Юпитер находится в выгодном положении относительно Земли и Нептуна. Оптимальное окно запуска для такой миссии на Нептун было открыто с 2014 по 2019 год, а следующая возможность появится в 2031 году.[17] Эти ограничения основаны на требовании гравитационной помощи Юпитера. С новым Система космического запуска (SLS) технология в разработке на Боинг, миссии в дальний космос с более тяжелой полезной нагрузкой потенциально могут быть продвинуты с гораздо большей скоростью (200 а.е. за 15 лет), а миссии к внешним планетам могут быть запущены независимо от гравитации.[18][19]

Научные исследования издалека

Космические телескопы, такие как Космический телескоп Хаббла, ознаменовали новую эру подробных наблюдений за слабыми объектами издалека по всему миру. электромагнитный спектр. Это включает слабые объекты в Солнечной системе, такие как Нептун. С 1997 г. адаптивная оптика Технология также позволила проводить подробные научные наблюдения Нептуна и его атмосферы с помощью наземных телескопов. Эти записи изображений теперь намного превосходят возможности HST, а в некоторых случаях даже изображения Voyager, такие как Уран.[20] Однако наземные наблюдения всегда ограничены в регистрации электромагнитных волн определенных длин волн из-за неизбежного атмосферное поглощение, в частности волн высоких энергий.[21][22]

Рекомендации

  1. ^ Уливи, Паоло; Харланд, Дэвид М (2007). Роботизированное исследование Солнечной системы. Часть I: Золотой век 1957–1982 гг.. Springer. п. 426. ISBN  9780387493268.
  2. ^ а б c d "Информационный бюллетень". JPL. Получено 3 марта 2016.
  3. ^ а б Уливи, Паоло; Харланд, Дэвид М (2007). Роботизированное исследование Солнечной системы. Часть I: Золотой век 1957–1982 гг.. Springer. С. 424–425. ISBN  9780387493268.
  4. ^ См. Страницу «Нептун» из JPL.
  5. ^ «Хаббл обнаруживает новое темное пятно на Нептуне». Hubblesite.org. НАСА. 19 апреля 1995 г.. Получено 4 марта 2016.
  6. ^ См. «Нептун: в глубине» от НАСА.
  7. ^ Том Стендедж (2000). Файл Neptune: история астрономического соперничества и пионеров охоты за планетами. Нью-Йорк: Уокер. п. 188. ISBN  978-0-8027-1363-6.
  8. ^ Крис Гебхардт; Джефф Голдэдер (20 августа 2011 г.). «Спустя тридцать четыре года после запуска« Вояджер-2 »продолжает исследования». НАСАКосмический полет.
  9. ^ а б Кларк, Стивен (25 августа 2015 г.). «Уран, Нептун в прицелах НАСА для новой роботизированной миссии». Космический полет сейчас. Получено 7 сентября 2015.
  10. ^ "Исследование Солнечной системы" (PDF). Управление научных миссий (НАСА). Сентябрь 2006 г.. Получено 5 августа 2015.
  11. ^ «Десятилетний обзор планетарной науки, Архитектура быстрой миссии JPL, Заключительный отчет исследования Нептун-Тритон-KBO» (PDF). НАСА. Февраль 2010 г.. Получено 5 августа 2015. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  12. ^ «Происхождение, динамика и внутренности систем Нептуна и Урана». Получено 5 августа 2015.
  13. ^ «Астрономы обосновывают свою миссию к Нептуну и Урану». Блог по физике arXiv. arXiv. Получено 5 августа 2015.
  14. ^ Кристоф; и другие. (Октябрь 2012 г.). «OSS (Внешняя Солнечная система): фундаментальная и планетарная физическая миссия к Нептуну, Тритону и поясу Койпера». Экспериментальная астрономия. 34 (2): 203–42. arXiv:1106.0132. Bibcode:2012ExA .... 34..203C. Дои:10.1007 / s10686-012-9309-у. S2CID  55295857.
  15. ^ Стивен Олесон (7 мая 2015 г.). "Тритон Хоппер: исследование захваченного Нептуном объекта пояса Койпера". НАСА Исследовательский центр Гленна. Получено 11 февраля 2017.
  16. ^ "Тритон на спутнике Нептуна - пункт назначения предполагаемой миссии НАСА". Нью-Йорк Таймс. 2019-03-19. Получено 27 марта 2019.
  17. ^ Кэндис Хансен; и другие. «Арго - Путешествие по внешней Солнечной системе» (PDF). SpacePolicyOnline.com. ООО «Группа космической и технологической политики». Получено 5 августа 2015.
  18. ^ "Космический запуск" (PDF). Компания Боинг. 2013. Архивировано с оригинал (PDF) 23 сентября 2015 г.. Получено 6 августа 2015.
  19. ^ Уильям Харвуд (3 июля 2014 г.). «НАСА завершает контракт с Boeing на 2,8 миллиарда долларов на ракетную ступень SLS». CBS Новости. Получено 6 августа 2015.
  20. ^ Oddbjorn Engvold (2007). Отчеты по астрономии 2003–2005 гг. (IAU XXVIA): IAU Transactions XXVIA. Издательство Кембриджского университета. п. 147. ISBN  978-0-521-85604-1.
  21. ^ Nemiroff, R .; Боннелл, Дж., Ред. (18 февраля 2000 г.). «Нептун через адаптивную оптику». Астрономическая картина дня. НАСА.
  22. ^ Первые наземные наблюдения Нептуна и Протея с помощью адаптивной оптики Планетарная и космическая наука Vol. 45, No. 8, pp. 1031–1036, 1997 г.

Источники

  • Нептун Вояджер 2 - Межзвездная миссия, Лаборатория реактивного движения, Калифорнийский технологический институт
  • Нептун: в глубине Планеты, НАСА

внешняя ссылка