Trong 30 năm, một sứ mệnh thám hiểm không gian chạy bằng năng lượng hạt nhân tới Sao Hải Vương và các mặt trăng của nó có thể bắt đầu tiết lộ một số bí mật khó nắm bắt nhất về hệ mặt trời của chúng ta - và gần đây đã phát hiện ra những hành tinh phát triển xung quanh các ngôi sao khác.
Tầm nhìn về tương lai này là trọng tâm của một nghiên cứu lập kế hoạch kéo dài 12 tháng được thực hiện bởi một nhóm chuyên gia đa dạng do Hệ thống vệ tinh Boeing dẫn đầu và được tài trợ bởi NASA. Đây là một trong 15 nghiên cứu của Mission Vision Mission, nhằm mục đích phát triển các khái niệm trong kế hoạch thám hiểm không gian dài hạn của Hoa Kỳ. Thành viên nhóm Hải vương và nhà khoa học vô tuyến, Giáo sư Paul Steffes thuộc Học viện Công nghệ Georgia, Trường Kỹ thuật Điện và Máy tính, gọi nhiệm vụ này là tối thượng trong thám hiểm không gian sâu.
NASA đã thực hiện các nhiệm vụ rộng lớn đến Sao Mộc và Sao Thổ, được gọi là người khổng lồ khí khí đốt vì vì chúng chủ yếu được tạo thành từ hydro và helium. Vào năm 2012, các cuộc điều tra này sẽ mang lại thông tin quan trọng về các tính chất hóa học và vật lý của các hành tinh này. Người ta biết ít hơn về sao Hải Vương và sao Thiên Vương - những người khổng lồ băng giá.
Vì chúng ở xa hơn, Hải vương tinh và Thiên vương tinh đại diện cho thứ gì đó chứa nhiều nguyên bản hơn - để sử dụng một ‘Carl Saganism hồi - công cụ năng lượng mặt trời hay tinh vân ngưng tụ để tạo thành các hành tinh, Mitch Steffes nói. Sao Hải Vương là một hành tinh rawer. Nó ít bị ảnh hưởng bởi các vật liệu gần mặt trời và nó có ít va chạm với sao chổi và tiểu hành tinh. Nó có nhiều đại diện của hệ mặt trời nguyên thủy hơn Sao Mộc hoặc Sao Thổ.
Ngoài ra, vì sao Hải Vương rất lạnh, cấu trúc của nó khác với Sao Mộc và Sao Thổ. Nhiệm vụ điều tra nguồn gốc và cấu trúc của Sao Hải Vương - dự kiến sẽ ra mắt từ năm 2016 đến 2018 và đến khoảng năm 2035 - sẽ giúp các nhà khoa học hiểu biết về sự hình thành hành tinh đa dạng trong hệ mặt trời của chúng ta và ở những người khác, Steffes lưu ý.
Nhóm nhiệm vụ cũng thích khám phá các mặt trăng của Hải Vương tinh, đặc biệt là Triton, mà các nhà khoa học hành tinh tin rằng đó là một vật thể vành đai Kuiper. Những quả bóng băng như vậy là những hành tinh siêu nhỏ có thể có đường kính lên tới 1.000 km và thường được tìm thấy ở các khu vực ngoài cùng của hệ mặt trời. Dựa trên các nghiên cứu cho đến nay, các nhà khoa học tin rằng Triton không được hình thành từ các vật liệu Sao Hải Vương, giống như hầu hết các mặt trăng quay quanh các hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta. Thay vào đó, Triton có khả năng là một vật thể vành đai Kuiper đã vô tình bị kéo vào quỹ đạo của Sao Hải Vương.
Giáo sư Triton đã hình thành lối thoát ra ngoài vũ trụ. Đây thậm chí không phải là họ hàng gần của Hải vương tinh. Nó có một đứa con nuôi?. Chúng tôi tin rằng các vật thể vành đai Kuiper như Triton là chìa khóa cho sự phát triển của hệ mặt trời của chúng tôi, vì vậy, có rất nhiều quan tâm đến việc truy cập Triton.
Mặc dù họ phải đối mặt với một số thách thức kỹ thuật - bao gồm thiết kế thăm dò đầu vào, và phát triển công cụ khoa học và viễn thông - nhóm Nhiệm vụ Tầm nhìn Sao Hải Vương đã phát triển một kế hoạch ban đầu. Các thành viên trong nhóm, bao gồm Steffes, đã trình bày nó vào mùa thu này tại một loạt các cuộc họp khoa học để khuyến khích phản hồi từ các chuyên gia khác. Vào ngày 17 tháng 12, họ sẽ trình bày nó một lần nữa tại cuộc họp thường niên của Liên minh Địa vật lý Hoa Kỳ. Khuyến nghị cuối cùng của họ là do NASA vào tháng 7 năm 2005.
Kế hoạch này dựa trên sự sẵn có của công nghệ động cơ điện hạt nhân đang được phát triển trong Dự án Prometheus của NASA. Một tên lửa hóa học truyền thống sẽ phóng tàu vũ trụ ra khỏi quỹ đạo Trái đất. Sau đó, một hệ thống động cơ điện được cung cấp bởi một lò phản ứng phân hạch hạt nhân nhỏ - một công nghệ kiểu tàu ngầm đã được sửa đổi - sẽ đẩy tàu vũ trụ đến mục tiêu không gian sâu của nó. Hệ thống đẩy sẽ tạo ra lực đẩy bằng cách trục xuất các hạt tích điện gọi là các ion từ động cơ của nó.
Do trọng tải khoa học lớn, một tàu vũ trụ chạy bằng năng lượng hạt nhân có thể mang và sức mạnh, sứ mệnh của Hải vương tinh hứa hẹn rất nhiều cho khám phá khoa học, Steffes nói.
Nhiệm vụ sẽ sử dụng các cảm biến điện và quang học trên quỹ đạo và ba đầu dò để cảm nhận bản chất của bầu khí quyển Sao Hải Vương, Steffes, một chuyên gia về cảm biến vô tuyến từ xa của khí quyển hành tinh. Cụ thể, nhiệm vụ sẽ thu thập dữ liệu về các tỷ lệ nguyên tố khí quyển của Hải Vương tinh so với tỷ lệ hydro và đồng vị quan trọng, cũng như lực hấp dẫn và từ trường của hành tinh. Nó sẽ điều tra động lực lưu thông khí quyển toàn cầu, khí tượng và hóa học. Trên Triton, hai tàu đổ bộ sẽ thu thập thông tin khí quyển và địa hóa gần các mạch nước phun trên bề mặt.
Nhiệm vụ của ba tàu thăm dò sẽ được thả vào bầu khí quyển Sao Hải Vương ở ba vĩ độ khác nhau - vùng xích đạo, một vĩ độ trung bình và một vùng cực. Các nhà thiết kế nhiệm vụ phải đối mặt với thách thức truyền dữ liệu từ tàu thăm dò thông qua bầu không khí hấp thụ sóng vô tuyến của Hải Vương tinh. Phòng thí nghiệm Steffes, tại Georgia Tech đã tiến hành nghiên cứu sâu rộng và có được sự hiểu biết thấu đáo về cách giải quyết vấn đề này, ông lưu ý.
Nhóm nhiệm vụ vẫn đang thảo luận về việc các tàu thăm dò nên được triển khai sâu vào bầu khí quyển sao Hải Vương như thế nào để có được dữ liệu khoa học có ý nghĩa. Nếu chúng ta chọn tần số tín hiệu vô tuyến đủ thấp, chúng ta có thể giảm xuống 500 đến 1.000 bầu khí quyển Trái đất, tức là 7.500 pound áp suất trên một inch vuông (PSI), giải thích Ste Steeses. Áp lực đó tương tự như những gì một chiếc tàu ngầm trải qua trong đại dương sâu thẳm.
Tuy nhiên, độ sâu đó có lẽ sẽ không được yêu cầu, theo các nhà mô hình khí quyển của nhóm nhiệm vụ, Steffes nói. Các tàu thăm dò sẽ có thể thu được hầu hết thông tin chỉ trong 100 khí quyển Trái đất, hoặc 1.500 PSI.
Nguồn gốc: Georgia Tech News phát hành
