Kako bi SpaceX-ov Falcon Heavy mogao omogućiti fantastičnu Znanost u vanjskom Sunčevom sustavu

Demokratizirajući pristup Uranu, Neptunu, Plutonu i šire.

Veljača 2018. godine uspješno je lansirana SpaceX-ova Falcon Heavy, što je čini najmoćnijom raketom u operaciji. U stanju je lansirati više od 2x korisnog opterećenja u Zemljinu orbitu s malim dijelom zemlje nego slijedeće najbolje, a to je Delta IV Heavy.

Falcon Heavy lansirao SpaceX. Izvor: John Kraus.

Evo nekoliko brojeva koji vam mogu dati predstavu o nekim najmoćnijim raketama koje imamo u radu:

Maksimalno korisno opterećenje za orbitu niske Zemlje:
1. Falcon Heavy (SpaceX) = 63.800 kg
2. Delta IV teška (ULA) = 28,790 kg
3. Dugi 5. ožujka (Kina) = 25.000 kg
4. Falcon 9 punog potiska (SpaceX) = 22.800 kg
(Potpuna usporedba svih raketa ovdje)

Veće mogućnosti korisnog opterećenja Falcon Heavy-a otključavaju razne mogućnosti istraživanja svemira koje dugo nisu postojale od ere Apolona. Primarni ciljevi s Falcon Heavyom možda su odlazak na Mjesec i Mars, ali znanstvenik u meni još je više uzbuđen zbog širokog spektra znanstvenih potencijala iz rakete.

SpaceX Falcon Heavy na startnoj ploči. Izvor: SpaceX

Orbita Plutona i letjelica Erisa

U 2015., NASA-in svemirski brod New Horizons dao nam je prve snimke visoke rezolucije Plutona i njegovog mjeseca Charon. Prije njega, niti jedan drugi svemirski brod nikada nije bio u Plutonu.

Otkriveno je da je Pluton bio geološki aktivan svijet, s ogromnim ravnicama sastavljenim od dušičnog leda, mutnom višeslojnom atmosferom i planinama visokim 3 km. Postoje čak i dokazi da Pluton skriva ispod svoje površine ogroman tekući vodeni ocean.

Pogled svemirske letjelice New Horizons na Pluton prošarane, ledene planine i ravnu ledenu ravnicu. Vidje se i više slojeva maglice atmosfere Plutona. Izvor: NASA

Nažalost, New Horizons je bio leteća misija koja nam je ostavila više pitanja nego odgovora. To nije bio orbiter koji može i dalje slati sočne znanstvene podatke iz plutonskog sustava. Postoje razlozi zašto još nismo postavili orbitu oko Plutona, od kojih jedan ima ograničenje dostupnih raketa.

New Horizons težio je 478 kg i lansiran je na ULA-ovu raketu Atlas V koja je sposobna nositi manje od 1.000 kg do Plutona. Svemirska letjelica stoga nije mogla nositi dovoljno goriva koje bi se moglo koristiti za usporavanje i zarobljavanje u orbiti nakon dolaska do Plutona. Falcon Heavy rješava ovo ograničenje.

Launch New Horizons. Raketa Atlas V na lansirnoj podlozi (lijevo) i uzleće s rta Canaveral (desno). Izvori: Wikipedia (1 i 2)

Falcon Heavy može nositi svemirski brod do 3500 kg do Plutona. Čak i ako pretpostavimo minimalne promjene svemirskog broda New Horizons, postoji više nego dovoljno prostora za nošenje dodatnog goriva za hvatanje orbita.

Pokretanje čak minimalno izmijenjenog orbitera nalik Novom horizontu u Plutonu na krovu Falcon Heavya dat će nam slike veće razlučivosti, višestruki bliski prolazi Plutonskim mjesecima (uključujući najveći Charon), dugoročne planetarne promjene i sve u svemu fantastičnoj znanosti.

Falcon Heavy također može poslati letačku misiju na sljedeći patuljasti planet Eris, što je dvostruko više od Plutona od Sunca.

U orbiti ledenih divova - Urana i Neptuna

Pomalo je tužna činjenica da smo imali orbite oko plinskih divova Jupiter i Saturn, ali samo smo poslali leteće misije ledenim divovima Uranu i Neptunu. O ledenim divovima treba znati puno stvari.

Uranovo čudno naginjanje i tutnjanje magnetskog polja samo su neke od misterija koje okružuju planet.

Neobično magnetsko polje Urana, kako je utvrdio Voyager 2 tijekom leta leta 1986. Izvor: Wikipedia

Neptun s druge strane ima misterije poput nepotpune strukture prstena i iznenađujuće oluje. I najveći mjesec Triton iz svojih kriovolkana izbacuje ledeni materijal.

Globalni mozaik boja Neptunovog mjeseca Triton snimljen pomoću 1989. svemirske letjelice Voyager 2. Izvor: NASA. Napis: Ja.

Kao i slučaj s Plutonom, Falcon Heavy može poslati orbitere do Urana i Neptuna kako bi detaljno proučio ove vanjske svjetove sunčevog sustava. Njihova relativno manja udaljenost u usporedbi s Plutonom znači da orbiti mogu imati instrumente više kvalitete za istu cijenu.

Plodnost proučavanja ledenih divova poput Urana / Neptuna nadilazi razumijevanje njih i njihove uloge u Sunčevom sustavu. Pogledajte ovaj grafikon koji prikazuje broj egzoplaneta otkrivenih prema vrsti.

Histogram koji prikazuje broj egzoplaneta otkrivenih za svaku vrstu. Plave trake predstavljaju prethodno provjerene egzoplanete, a narančaste trake predstavljaju Keplerove nove verificirane planete od svibnja 2016. Izvor: Wikipedia

Kategorija planeta naziva Sub / Mini-Neptun najčešća je vrsta planeta u galaksiji. Razumijevanje Urana i Neptuna je stoga ključ za razumijevanje kako se divovski dio svih planeta formira i ponaša. A Falcon 9 je dobro postavljen da omogući upravo to.

Lagano i brzo

Mogućnost slanja orbitera na Uran, Neptun i Pluton nije jedina prednost stečena postojanjem Falcon Heavy-a. Falcon Heavy ne može samo lansirati velike korisne terete, već može i vrlo brzo pucati lakše opterećenja (poput većine planetarnih orbitera) u svemir. Vrijeme potrebno za postizanje ovih vanjskih svjetova Sunčevog sustava može se smanjiti na 5-8 godina, umjesto na 10-14 godina koliko je potrebno ostalim postojećim raketama.

Istraživanje mjeseca Jupitera i Saturna

Relativna blizina Jupitera i Saturna znači da Falcon Heavy može poslati daleko teže opterećenje u svoje sustave. Dobra vijest je da već postoje dvije misije na Jupiterove mjesece koji bi trebali biti lansirani 2020. na drugim raketama.

ESA-in Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) predstavit će se 2022. godine, a njegov je osnovni cilj orbitirati i proučiti Jupiterov Mjesec Ganymede, jedini Mjesec u Sunčevom sustavu s magnetskim poljem. NASA-ina misija Europa Clipper potvrdit će prisustvo vjerovatnog podzemnog oceana na Jupiterovom mjesecu Europi i procijeniti mogućnosti života u njemu.

Ilustracija umjetnika koja prikazuje unutrašnju strukturu Jupiterovog mjeseca Europa. Ispod guste ledene obloge vjerojatno se nalazi ocean tekuće vode uzrokovan efektima grijanja plime Jupiterove gravitacije. Izvor: Izvor: NASA

Sposobnosti Falcon Heavya mogle bi se iskoristiti kako bi se dodala znanstvena vrijednost ovih misija. Falcon Heavy se može koristiti za slanje ne samo naprednih orbitara, već i skromno teških zemljanaca kako u Europa, tako i na Ganymede zbog velikog kapaciteta nosivosti.

Umjetnički prikaz NASA-ine nadolazeće misije Europa Clipper prolazeći Jupiterovim mjesecom Europa. Izvor: NASA

Orbitacija Saturnovog gejzera koji izbija mjesec Enceladus je također intrigantna mogućnost. Otkriveni su gejziri koji izbijaju iz Enceladusa, a smatra se da i mjesec sadrži ogroman ocean vode iznutra. Stoga je snažan kandidat za prisustvo Života u vanjskom Sunčevom sustavu, koji se mora istražiti.

Jeftino i ponovljivo

Falcon Heavy je poprilično jeftin zbog svojih mogućnosti, što je SpaceX najveće prodajno mjesto. Potpuno potrošna verzija košta 150 milijuna dolara. Za usporedbu, ULA-in Delta-IV Heavy košta 350 milijuna dolara za manje od polovine nosivosti. Činjenica da je Falcon Heavy također upotrebljiv (za lakše misije) može dodatno smanjiti troškove. Falcon Heavy za višekratnu uporabu košta 90 milijuna dolara.

Falcon Heavy booster pojačivači slijetaju na mjesta slijetanja LZ1 i LZ2. Izvor: SpaceX

Kao što Planetarno društvo napominje, Falcon 9 trenutno je certificiran za pokretanje samo relativno manjih proračunskih znanstvenih misija. Brži pristup i znatno jeftiniji troškovi lansiranja bilo koje od varijanti Falcon Heavy omogućavaju postavljanje više takvih misija na te vanjske svjetove Sunčevog sustava.

Zaključak

Isplativost Falcon Heavy-a u kombinaciji s bržim pristupom vanjskim svjetovima sunčevog sustava znatna je promjena u načinu na koji smo navikli raditi svemirska istraživanja. Znanost za pobjedu!

Ako ste se zaljubili u slike Jupitera i Saturna iz Junoa i Cassinija, zaljubit ćete se u godine vrijedne slike vanjskog sunčevog sustava koje Falcon Heavy može omogućiti.

Prilično uzbuđen kad vidi rakete teških dizala natrag u svemirsko tržište. Ovo je doista uzbudljivo vrijeme za svemirskog štrebera u nama.