المركبة الفضائية الوحيدة التي زارت نبتون كانت فوييجر 2 المسبار، الذي قضى بضع دقائق ثمينة فقط بالقرب من هذا العالم الغامض خلال جولته التاريخية في الخارج النظام الشمسي في الثمانينات. لقد مر أكثر من 40 عامًا منذ إطلاق تلك المهمة. وبينما طورت وكالات الفضاء حول العالم العشرات من المجسات ومركبات الهبوط والمركبات الجوالة في العقود التي تلت ذلك، لم يقم أي منها بزيارة الكوكب الخارجي للنظام الشمسي، ناهيك عن الدوران حوله.
لطالما اهتم علماء الكواكب بزيارة العودة إلى نبتونلكن الكوكب بعيد جدًا لدرجة أن مهمة الهبوط أو المدار هي أقرب إلى المستحيل. بينما ال آفاق جديدة لقد زارت المركبة الفضائية الكوكب القزم بلوتو، كانت تلك مهمة طيران قصيرة. حتى الآن، كانت أبعد مركبة مدارية أرسلناها هي زحل.
نبتون بعيد جدًا بحيث يصعب فهمه: فهو يقع على مسافة 30 مرة تقريبًا من الأرض شمس من أرض يفعل. ولوضع ذلك في السياق، كوكب المشتري أبعد عن الشمس بخمس مرات فقط من الأرض. ويستغرق وصول مركبة مدارية إلى كوكب المشتري سنوات، كما أن نبتون يبعد عنه بخمس مرات. بينما استغرقت فوييجر 2 12 عامًا للتحليق بالقرب من نبتون، فقد اقتربت دون توقف، وهو ملف تعريف مختلف تمامًا للمهمة. حلقت نيوهورايزنز بالقرب من نبتون وقمره تريتون في عام 2014 من مسافة حوالي 2.45 مليار ميل (3.96 مليار كيلومتر)، ولكنها مرت لتوها بالقرب من الكوكب. إن وضع مركبة فضائية في مدار حول الكوكب أمر مختلف تمامًا، ويظل غير ممكن في ظل التقنيات الحالية.
متعلق ب: نبتون يبرد، والعلماء لا يعرفون السبب
تتمثل إحدى المشكلات في مهمة العودة إلى نبتون في أن التحليق بالقرب من هذا العالم فقط لا يوفر قيمة كبيرة مقابل المال. وبدون التوافق المحظوظ المتاح للبعثات في السبعينيات والثمانينيات، لكان علينا أن ننفق المزيد من الوقود لإرسال مسبار في هذا الاتجاه، ولن نحصل على قدر أكبر من العلم مما حصلنا عليه منذ عقود مضت.
الخطوة المنطقية التالية بعد مهمة طيران ناجحة هي مركبة مدارية، لكن المسافة القصوى إلى نبتون تشكل تحديات كبيرة. ليس لدينا طريقة واضحة لنقل مركبة مدارية كبيرة بما يكفي إلى نظام نبتون، وتعبئة ما يكفي من الوقود للسماح لها بالتباطؤ، والقيام بكل ذلك في فترة زمنية قصيرة إلى حد معقول.
ومع ذلك، فقد شارك الباحثون فكرة جديدة جذرية حول كيفية التغلب على هذه التحديات: استخدام الغلاف الجوي الرقيق لتريتون، أكبر قمر نبتون، لالتقاط مركبة فضائية.
في ورقة تظهر في قاعدة بيانات ما قبل الطباعة arXivوأشار الباحثون إلى أنه في عام 2022، ناسا أكمل بنجاح اختبار الطيران في المدار الأرضي المنخفض لمبطئ السرعة القابل للنفخ (لوفتيد). كان الهدف من هذا البرنامج هو تطوير درع قابل للنفخ لحماية المركبة الفضائية أثناء هبوطها الغلاف الجوي للأرض وقم بإبطاء المركبة حتى لا تتحطم عند هبوطها.
اقترح الباحثون توجيه مركبة نبتون المستقبلية نحو تريتون واستخدام جهاز يشبه LOFTID، يُعرف باسم aeroshell، لإبطاء المركبة الفضائية. ووجدوا أن الغلاف الجوي لتريتون، على الرغم من وجود ضغط هواء أقل من 1/70000 من الغلاف الجوي للأرض، يمكن أن يبطئ المركبة الفضائية بما فيه الكفاية ويسمح لها بالدخول في مدار تم التقاطه حول نبتون. بالإضافة إلى ذلك، يمكنهم تغيير زاوية الغلاف الهوائي لتعديل محاذاة المركبة المدارية وضبط المسار للوصول إلى المدار المثالي.
للقيام بذلك بشكل صحيح، يجب أن تهبط المركبة المدارية على ارتفاع يصل إلى 6 أميال (10 كيلومترات) فوق سطح تريتون. هذا ليس أعلى بكثير من رحلة نموذجية عبر القارات، ولكن نظرًا لعدم وجود أي سلاسل جبلية كبيرة في ترايتون (أعلى القمم المعروفة لا يزيد ارتفاعها عن كيلومتر واحد)، فإن خطر الاصطدام الكارثي بالسطح ضئيل جدًا.
قصص ذات الصلة:
– يمكن لبعثة إلى أورانوس ونبتون أن تكون بمثابة كاشف ضخم لموجات الجاذبية
– المحطة التالية يا تريتون؟ إليك فكرتان جامحتتان لاستكشاف أغرب قمر في نبتون
—هذه هي المهام الفضائية التي يجب مراقبتها في عام 2023 بالصواريخ الجديدة والهبوط على سطح القمر ورحلة الكويكبات والمزيد
وقد تم اقتراح أفكار مماثلة لاستخدام الأيروشيل أدخل مركبة مدارية حول زحل باستخدام قمره تيتان، لكن تيتان يتمتع بجو أكثر سمكًا، مما يجعل المهمة أسهل كثيرًا. على الرغم من أن الغلاف الجوي لتريتون رقيق بشكل لا يصدق، القمر يقع بعيدًا نسبيًا عن نبتون، مما يعني أن المركبة الفضائية لن تسافر بالسرعة نفسها، ولن تضطر إلى تقليل سرعتها كثيرًا حتى يتم التقاطها.
ويقدر الباحثون أنه باستخدام تقنية الغلاف الجوي هذه، يمكن أن تستغرق المهمة إلى نبتون ما لا يقل عن 15 عامًا، وهو أقصر بكثير مما تسمح به أي أفكار مهمة حالية أخرى. في ظل النهج الحالي، ستحتاج المركبة المدارية إلى تعبئة كمية كبيرة من الوقود لاستخدامها في إبطاء سرعتها عند نبتون، بحيث لن تتمكن أبدًا من الوصول إلى سرعة عالية، مما يجعل الرحلة طويلة للغاية.
وهناك ميزة إضافية للخطة: فهي ستمنحنا نظرة قريبة على ما يحدث تريتون، وهو أحد أغرب الأجسام في النظام الشمسي ومن المحتمل أن يتم القبض عليه حزام كويبر هدف. سنتمكن من رؤية هذا العالم الغريب من نقطة مراقبة على ارتفاع بضعة كيلومترات فقط فوق سطح الأرض، وبالتالي تقديم بعض العلوم الإضافية الرائعة.