رحلة نبتون

نبتون أوديسي هي مهمة مدارية لدراسة نبتون وأقماره ، وخاصة تريتون . ^{[ 1 ]} ستدخل المركبة المدارية في مدار رجعي حول نبتون لتسهيل الدراسة المتزامنة لتريتون ، وستطلق مسبارًا جويًا لدراسة خصائص غلاف نبتون الجوي . يجري تطوير هذه الفكرة كمهمة علمية استراتيجية كبيرة محتملة لوكالة ناسا من قبل فريق بقيادة مختبر الفيزياء التطبيقية في جامعة جونز هوبكنز . يستهدف المقترح الحالي الإطلاق في عام 2033 باستخدام نظام الإطلاق الفضائي، على أن تصل المركبة إلى نبتون في عام 2049، مع العلم أنه تم النظر أيضًا في مسارات تستخدم مناورات الجاذبية عند كوكب المشتري، مع تحديد موعد إطلاق في عام 2031.

تمّ النظر في فكرة المهمة لإمكانية التوصية بها كأولوية في المسح العشري لعلوم الكواكب للفترة 2023-2032 . ومع ذلك، ولأسباب لوجستية، تمّ اختيار مهمة مسبار ومدار أورانوس كمركبة مدارية حول الكواكب العملاقة الجليدية ، مع إعطاء الأولوية القصوى لها على مهمة مسبار إنسيلادوس المداري . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

فوياجر 2 هي المركبة الفضائية الوحيدةالتي زارت نظام نبتون ، حيث أكملت تحليقًا بالقرب منه في 25 أغسطس 1989. وقد نُظر في إرسال مركبة مدارية إلى نبتون كجزء من برنامج مارينر مارك 2 الذي أُلغي في التسعينيات، وطُورت عدة مفاهيم لمهام مركبة مدارية في العقد الأول من الألفية الثانية، بما في ذلك مفهوم من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ^{[ 4 ]} ونسخة من جامعة أيداهو وبوينغ ^{[ 5 ]} ،إلا أنه لم يُختر أي منها لمزيد من التطوير. تضمنت بعض المفاهيم استخدام الدفع النووي الكهربائي لتقصير أوقات السفر وزيادة الحمولة إلى نبتون.وأوصى المسح العشري لعلوم الكواكب 2011-2022 بمهمة مركبة مدارية من فئة فلاجشيب إلى عملاق جليدي، مع إعطاء الأولوية لما أصبح لاحقًا مركبة المريخ 2020 الجوالة ومركبة يوروبا كليبر ^{[ 6 ]} .وتُعتبر العمالقة الجليدية الآن نوعًا شائعًا من الكواكب الخارجية ، مما يُحتم الحاجة إلى مزيد من الدراسات حولها في النظام الشمسي . ^{[ 7 ]} كان يُنظر إلىعملاقي الجليد أورانوس ونبتون على أنهما هدفان علميان فريدان ومثيران للاهتمام بنفس القدر، ولكن تم تفضيل مهمة مدار ومسبار أورانوس لأسباب لوجستية وتكاليف. ^{[ 6 ] [ 8 ]} من المنطقي أن تتبع مهمة مدار أورانوس مهمات المركبات المدارية من فئة فلاجشيب التي أُجريت على كوكبَي المشتري وزحل( جاليليو وكاسيني ، على التوالي). ويرى البعض أن مهمة نبتون ذات قيمة علمية أكبر ^{[ 9 ]} لأن تريتون ، الذي يُحتمل أن يكون جرمًا من حزام كايبر تم أسره وعالمًا محيطيًا ، يُعدهدفًا أكثر إثارة للاهتمام في علم الأحياء الفلكي من أقمار أورانوس (على الرغم من أن أرييل وميرانداعلى وجه الخصوص عوالم محيطية محتملة). ^{[ 10 ]} ومع ذلك، ومرة ​​أخرى بسبب اعتبارات التكلفة واللوجستية، بما في ذلك توافر مركبة الإطلاق ونوافذ الإطلاق المتاحة، أوصت دراسة المسح العشري لعلوم الكواكب 2023-2032 بمركبة مدار ومسبار أورانوس بدلاً من مهمة ^نبتون أوديسي .^{[ 2 ] [ 3 ]} يجري تطويرنسخة أقل كفاءة من مفهوم أوديسي، تركز بشكل أكبر على تريتون بدلاً من دراسة الكواكب الجليدية العملاقة، وتُسمى "مستكشف عالم تريتون المحيطي""آفاق جديدة". ^{[ 2 ] [ 11 ]} كما طُوّراقتراح آخر لمركبة مدارية حول نبتون، تركز على تريتون، يُسمى"نوتيلوس"،مختبر الدفع النفاثصيف عام 2023؛ وفي إطار برنامج "آفاق جديدة"، كان من المقرر إطلاقه في أغسطس 2042 ووصوله إلى مداره في أبريل 2057. ^{[ 12 ] [ 13 ]} واقترحت الأكاديميةالصينية للعلوم، بالتعاون مع مؤسسات أخرى في برنامج الفضاء الصيني،كهربائيًاسيحلق بالقرب من كوكب المشتري في طريقه إلى مدار نبتون، حيث يُمكنه إطلاق مسبار جوي، أو مركبات هبوط ومركبات اختراق سطحية لتريتون. ^{[ 14 ]}

توجد مقترحات لمهمتين تحليقيتين حول نبتون وتريتون، وكلاهما سيُجري تحليقًا في عام 2038. مشروع "القطار بين النجوم" التابع للإدارة الوطنية الصينية للفضاء ، وهو عبارة عن ثلاث مركبات فضائية مصممة لاستكشاف الغلاف الشمسي، سيرسل مسباره الثاني (IHP-2) لاستكشاف نبتون وإيصال مسبار جوي قبل أن ينطلق لاستكشاف أحد أجسام حزام كايبر والتحليق نحو ذيل الغلاف الشمسي. كان مشروع "ترايدنت" التابع لناسا من بين المرشحين النهائيين للاختيار ضمن مهمة "ديسكفري" في عام 2020، مع اقتراح إطلاقه في عام 2025، مع نية التركيز على تريتون. ^{[ 15 ]} في يونيو 2021، أُعلن أن "ترايدنت" لم يُختر للتطوير والإطلاق، ^{[ 16 ]} بينما لم تتم الموافقة على "القطار بين النجوم" بعد من قِبل الإدارة الوطنية الصينية للفضاء.

هناك خمسة أسئلة علمية أساسية يجب على المركبة المدارية حول نبتون معالجتها: ^{[ 1 ]}

• كيف تتشكل وتتطور البنية الداخلية والغلاف الجوي للكواكب الجليدية العملاقة [الخارجية]؟
• ما الذي يسبب المجال المغناطيسي الغريب لكوكب نبتون ، وكيف يعمل غلافه المغناطيسي وشفقه القطبي ؟
• هل تريتون عالم محيطي؟ ما الذي يسبب أعمدة الدخان المنبعثة منه ؟ ما طبيعة غلافه الجوي ؟
• كيف يمكن لجيوفيزياء تريتون وتكوينه أن توسع معرفتنا بالكواكب القزمة مثل بلوتو ؟
• ما هي الروابط بين حلقات نبتون ، وأقواسه، وتجوية سطحه ، وأقماره الصغيرة ؟

يهدف المقترح الحالي إلى إطلاق المركبة الفضائية عام 2033 باستخدام نظام الإطلاق الفضائي ، والقيام برحلة مباشرة إلى نبتون لمدة 16 عامًا، مع نوافذ إطلاق سنوية خلال ثلاثينيات القرن الحالي. يمكن تقصير مدة الرحلة إلى 12 عامًا باستخدام مساعدة الجاذبية عند كوكب المشتري، لكن ذلك يتطلب الإطلاق قبل عام 2032. سيتم إطلاق مسبار جوي يزن 220 كيلوغرامًا (490 رطلًا) من المركبة المدارية قبل دخولها مدار نبتون، وسيهبط لمدة 37 دقيقة تقريبًا في غلافه الجوي لدراسة تركيبه وديناميكياته وعملياته، وإرسال البيانات حتى الوصول إلى ضغط 10 بارات على الأقل . بعد الوصول إلى مدار نبتون، ستجري المركبة المدارية 46 تحليقًا على الأقل بالقرب من تريتون خلال المرحلة العلمية الرئيسية التي تمتد لأربع سنوات، محققةً تغطية شبه عالمية للقمر، مع دراسة نبتون وأقمار أخرى في الوقت نفسه. ثم يدور المسبار تدريجياً بالقرب من نبتون وحلقاته في "نهاية كبرى" مماثلة للنهاية الكبرى لكاسيني ، وفي النهاية يتم تدميره في الغلاف الجوي لنبتون لأغراض الحماية الكوكبية .  

لا يتضمن المقترح الحالي مركبة هبوط على سطح تريتون . وقد نُظر في خيارين: مركبة هبوط ثابتة مشابهة لمسبار هيغنز المتجه إلى تيتان، ومركبة اصطدام تُطلق مواد سطحية لدراستها مباشرةً بواسطة المركبة المدارية. ^{[ 1 ]} في نهاية المطاف، ونظرًا لنقص المعلومات حول سطح تريتون، ومخاطر الاقتراب الشديد منه الذي تتطلبه مركبة الاصطدام، وأولوية المسبار الجوي في ضوء قيود الحمولة، فإن مركبة الهبوط ليست جزءًا من مفهوم المهمة حاليًا.

• ملخص مجموعة تقييم الكواكب الخارجية، خريف 2020
• عرض تقديمي عن الكواكب الخارجية 2020