A missão New Horizons da NASA fez a primeira exploração de Plutão-Caronte e seu sistema de pequenas luas em 2015. As descobertas científicas levaram a comunidade científica a pressionar por um retorno a Plutão com um orbitador ou a explorar outros planetas anões no Cinturão de Kuiper. Crédito:NASA / JHUAPL / SwRI
Uma equipe do Southwest Research Institute usando fundos de pesquisa internos fez várias descobertas que expandem o alcance e o valor de uma futura missão do orbitador Plutão. As descobertas definem um passeio orbital para economia de combustível e demonstram que um orbitador pode continuar a exploração no Cinturão de Kuiper após o levantamento de Plutão. Estes e outros resultados do estudo serão relatados esta semana em um workshop sobre a futura exploração do Cinturão de Plutão e Kuiper na Divisão de Ciências Planetárias da American Astronomical Society em Knoxville, Tennessee.
O vice-presidente associado e cientista planetário Dr. Alan Stern lidera o estudo SwRI. A equipe descobriu pela primeira vez como vários objetivos científicos importantes podem ser alcançados usando assistências de gravidade do satélite gigante de Plutão, Charon, ao invés de propelente, permitindo que o orbitador mude sua órbita repetidamente para investigar vários aspectos de Plutão, sua atmosfera, suas cinco luas, e suas interações com o vento solar por vários anos. A segunda conquista demonstra que, ao completar seus objetivos científicos em Plutão, o orbitador pode então usar a gravidade de Charon para escapar do sistema sem usar combustível, lançar a espaçonave no Cinturão de Kuiper para usar o mesmo sistema de propulsão elétrica que usou para entrar na órbita de Plutão para então explorar outros planetas anões e corpos menores do Cinturão de Kuiper.
"Isso é inovador, "disse Stern." Anteriormente, A NASA e a comunidade científica planetária pensaram que o próximo passo na exploração do Cinturão de Kuiper seria escolher entre 'se aprofundar' no estudo de Plutão e suas luas ou 'ir mais longe' examinando objetos menores do Cinturão de Kuiper e outro planeta anão para comparação com Plutão . A comunidade científica planetária debateu qual seria o próximo passo certo. Nossos estudos mostram que você pode fazer as duas coisas em uma única missão:é uma virada de jogo. "
O projeto da excursão orbital de Plutão, desenvolvido pelo SwRI, mostra que os objetivos científicos podem ser alcançados apenas com minúsculos recursos de combustível e numerosas assistências de gravidade usando a lua gigante de Plutão, Caronte. Crédito:Southwest Research Institute
A equipe também inclui o engenheiro de vôo espacial e designer de missão Dr. Mark Tapley e a cientista planetária Dra. Amanda Zangari, bem como o gerente de projeto John Scherrer e a líder de software Tiffany Finley, tudo da Divisão de Ciência e Engenharia Espacial do SwRI.
Finley projetou a excursão orbital de Plutão em torno de dezenas de manobras assistidas por gravidade de Charon. "Este passeio está longe de ser otimizado, ainda é capaz de fazer cinco ou mais sobrevôos de cada uma das quatro pequenas luas de Plutão, ao examinar as regiões polares e equatoriais de Plutão usando mudanças de plano. O plano também permite um extenso encontro de perto com Caronte antes de mergulhar na atmosfera de Plutão para amostragem antes que a nave use Caronte uma última vez para escapar para o Cinturão de Kuiper para novas atribuições, " ela disse.
O trabalho de Tapley demonstrou que um sistema de propulsão elétrica semelhante ao usado pela missão Dawn da NASA poderia alimentar o orbitador para permitir que voe para outros objetos conhecidos do Cinturão de Kuiper, incluindo qualquer um de vários planetas anões. "Na verdade, descobrimos que é até possível alcançar e entrar em órbita em torno de um segundo planeta anão no Cinturão de Kuiper depois de estudar Plutão! ", disse Tapley.
Esta figura representa uma espaçonave de propulsão elétrica saindo da órbita de Plutão, voar por outros pequenos objetos do Cinturão de Kuiper e depois alcançar o planeta anão 2002 MS4 como apenas um exemplo da missão "padrão ouro" do orbitador Plutão-explorador do Cinturão de Kuiper descoberta pela equipe de estudo SwRI. Crédito:Southwest Research Institute
Além disso, Zangari conduziu um estudo separado que examinou missões aos 45 maiores objetos do Cinturão de Kuiper e planetas anões, com lançamentos possíveis entre 2025 e 2040. Seu trabalho delineou possíveis missões de 25 anos ou menos para os planetas anões Eris e Sedna via swingbys de Júpiter-Netuno, Quaoar, Makemake, Haumea via swingbys Júpiter-Saturno, e Varuna após um sobrevôo Júpiter-Urano. Um artigo detalhando este trabalho foi aceito pelo Jornal de espaçonaves e foguetes .
"Quem teria pensado que uma única missão usando os motores de propulsão elétrica já disponíveis poderia fazer tudo isso?" disse Stern. "Agora que nossa equipe mostrou que a comunidade científica planetária não precisa escolher entre um orbitador de Plutão ou sobrevôos de outros corpos no Cinturão de Kuiper, mas pode ter ambos, Eu chamo essa missão combinada de 'padrão ouro' para a futura exploração de Plutão e do Cinturão de Kuiper. "
A equipe passará os próximos meses publicando mais de suas descobertas e determinando os atributos do sistema da espaçonave necessários para cumprir a missão "padrão ouro" do orbitador de Plutão-explorador do Cinturão de Kuiper.
