Til hovedsiden
    

   
    Bli medlem
    Siste nytt
    Artikler
    Bildeserier
    Temasider
    Bildearkiv
    Foredrag
    Effekter til salgs
    Lenker
    Spørsmål og svar
    Spør oss
    Prosjektoppgave
    Om oss
    NAF på Facebook
    Kontakt oss
    Nettstedskart
    Hovedsiden
Trykk for å lese mer om sitatet
 

Romsonder til Pluto

Av Øyvind Guldbrandsen

 

Artikkel publisert i Nytt om Romfart, 23. årgang, nummer 86, april-juni 1993, sidene 16-18 av Norsk Astronautisk Forening/www.romfart.no.

Skriv ut

Tips bekjent

 

Til tross for de alltid trange budsjettene har forskere ved NASA lagt fram planer for å sende to ubemannede romfartøy til Pluto, den eneste kjente planeten i Solsystemet som ennå ikke har blitt undersøkt på nært hold. NASA vil søke om de første bevilgningene til prosjektet over 1996-budsjettet. Det som gjør prosjektet spesielt, er at man planlegger å bygge to meget små og lette romsonder med masser på bare 162 kg eller mindre. Sondene vil være utstyrt med kun tre instrumenter hver. Trenden de siste tiårene har jo ellers vært at man stadig konstruerte mer og mer komplekse romfartøy.

Romsondene skal være identiske og skytes opp med hver sin kraftige Titan 4/Centaur-rakett, begge utstyrt med to øvre trinn med fast drivstoff for å gi sondene ekstra høy utgangshastighet. Man kan dermed sende sondene på en direkteferd mot Pluto, uten å ta veien rundt andre planeter for å bygge opp nok hastighet. Den sistnevnte metoden setter store begrensninger på når en oppskyting kan finne sted, og kan dessuten være ganske komplisert og tidkrevende.

Oppskytingene er planlagt til 1999 og ferden ut til Pluto skal gjøres unna på bare syv år. Sondene vil fly forbi planeten og dens måne Charon og deretter forsvinne ut i det interstellare rom i likhet med Pioneer 10 og 11 og Voyager 1 og 2.

Utviklingen og byggingen av sondene er beregnet å koste 370 millioner 1992-dollar. I tillegg kommer de to bærerakettene på til sammen 800 millioner dollar, og bakkekontrolloperasjoner på 150 millioner dollar. Man vurderer å benytte seg av russiske Proton-raketter i stedet for Titan-raketter, noe som vil kunne gjøre prosjektet vesentlig billigere. Imidlertid vil ferden ut til Pluto da kunne ta opptil 12 år. Bruk av en Proton/Centaur-kombinasjon har også vært foreslått.

Tidligere foreslåtte Pluto-ferder

Seriøse planer for romsondeferder til Pluto har eksistert i over to tiår, først i forbindelse med Grand Tour-prosjektet, som innbefattet passeringer av alle de fem ytre planetene. Grand Tour ble kansellert i 1972 og erstattet av det rimeligere Voyager-prosjektet, som i begynnelsen gikk ut på å fly forbi Jupiter og Saturn. For Voyager 2s vedkommende ble som kjent også Uranus og Neptun senere inkludert. Men aldri Pluto, selv om det hadde vært fullt mulig å sende Voyager 1 til denne planeten etter at sonden hadde passert Saturn. En nærpassering av Titan var imidlertid høyere prioritert, og dette umuliggjorde en videre ferd til Pluto.

Mot slutten av 1980-årene var den nye generasjonen romsonder, Mariner Mark II, i skuddet. Planleggingen av de to første Mariner Mark II-ferdene, kometsonden CRAF og Saturn-sonden Cassini, var allerede langt på vei, og NASA vurderte å la neste Mariner Mark II-par være en sonde til å kretse rundt Neptun og en til å fly forbi Pluto. Pluto-sonden skulle være utstyrt med 13 instrumenter og koste 2 milliarder dollar. En dattersonde, kun utstyrt med kamera, skulle frakobles en tid før passeringen og komme fram rundt tre døgn senere, det vil si etter at Pluto hadde rotert en halv gang. Man ville dermed få kartlagt den halvdelen av Pluto som lå i skygge ved modersondens ankomst. NASA skjønte imidlertid etter hvert at de aldri ville få penger til en slik ferd. Senere fulgte flere kanselleringer. Den eneste av Mariner Mark II-ferdene som står tilbake nå er en nedgradert Cassini, som ikke lenger er basert på det opprinnelige Mariner Mark II-konseptet en gang.

Som erstatning kom NASA i 1990 opp med planer om en 316 kg tung «mini-Voyager» som skulle fly forbi Pluto. Men selv dette ble i dyreste laget, og etter å ha satt nye, absolutte minimale betingelser for en hensiktsmessig vitenskapelig ferd, har nå denne «Pluto Fast Flyby», eller planen om hurtig Pluto-forbiflyving, blitt presentert. Forslaget følger til fulle opp NASAs fra politisk hold mer eller mindre påtvungne nye ideologi om at alt skal være «raskere, billigere og bedre». Med raskere menes først og fremst kortere tid fra et prosjekt blir foreslått til det blir realisert.

Hvorfor Pluto?

Det er både politiske, vitenskapelige, tekniske og opinionsmessige forhold som bygger opp om dette prosjektet. En ting er at alle de store, tunge ubemannede vitenskapelige prosjektene en etter en forsvunnet fra NASAs langtidsplaner. Pluto-prosjektet vil kunne bety starten på en ny trend med små og forholdsvis rimelige prosjekter, men som tross alt blir gjennomført, og det i løpet av ikke alt for lang tid. For dem som mener at dette er veien å gå om man vil få realisert noe, vil det være en triumf om det viser seg mulig å konstruere to forholdsvis rimelige minisonder som kan skaffe til veie enestående, viktige og interessante vitenskapelige data.

Det at Pluto er Solsystemet minste planet, bare 2300 km i diameter, gjør den ikke nødvendigvis uinteressant. Spesielt det at man i 1976 observerte metan på overflaten, og i 1978 oppdaget at den hadde en måne, døpt Charon, har gjort at man ser på planeten som noe mer enn en perifer, frossen isklump. Masseforholdet mellom Pluto og Charon er 11:1, mindre enn noe annet planet-måne-system i Solsystemet. Jorden og Månen kommer på andre plass med forholdet 81:1. Videre har både Pluto og Charon hele tiden de samme sidene vendt mot hverandre, noe som ytterligere gjør dem fortjent til betegnelsen dobbeltplanet.

Pluto er på flere måter noe for seg selv. Man deler gjerne planetene inn i to grupper, de terrestriske planetene, det vil si Merkur, Venus, Jorden og Mars, og gassplanetene Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Pluto kan ikke uten videre settes i bås med noen av disse gruppene. Pluto og Charon kan derimot være noen av de siste opptil 1000 såkalte isdverger som i sin tid ble dannet utenfor banene til de store gassplanetene.

Plutos bane har videre større inklinasjon til ekliptikken og er mer avlang enn noen annen planets. Plutos bane strekker seg fra 29 astronomiske enheter (1 AE tilsvarer avstanden Jorden-Solen), det vil si like innenfor Neptun-banen, og helt ut til 49 AE fra Solen. Man regner dermed med at overflaten er bombardert av legemer fra den teoretisk forutsagte Kuiper-skiven, som trolig strekker seg fra 35 AE fra Solen og utover. Kuiper-skiven består av flere millioner kometkjerner hvis kjemiske sammensetning er blitt svært lite endret siden Solsystemet barndom.

I tillegg til metan-is har man på Pluto også funnet karbondioksid-is og nitrogen-is. Derimot later Charon til å hovedsakelig være dekket av vann-is. At Pluto og Charon har ganske forskjellige overflater tyder på at de kan ha blitt bombardert av Kuiper-kometkjerner og andre små legemer gjennom to forskjellige tidsepoker. Undersøkelser av Pluto og Charon kan således kaste nytt lys over tidligere faser av Solsystemet historie.

Pluto-prosjektet har bred støtte og er et av de høyeste prioriterte fra øverste hold ved Jet Propulsion Laboratory, som har hatt og har ansvaret for de aller fleste romsondeferdene. Også NASA-sjef Daniel Goldin har vist seg meget positiv til prosjeket. Blant grunnene til at Pluto-prosjektet er så høyt prioritert, er at skal man først sende romsonder til Pluto, bør det gjøres snarest mulig. Man har oppdaget at Pluto har en tynn atmosfære, for det meste bestående av metan. Men det haster om man skal man få observert denne på nært hold. Pluto passerte perihel i 1989 og beveger seg nå stadig lenger bort fra Solen. Innen år 2020 vil gassene i atmosfæren fryse til is og legge seg på overflaten. Atmosfæren vil ikke gjenoppstå før rundt år 2237. Man har for øvrig observert at noe av atmosfæren overføres til Charon, et unikt fenomen i Solsystemet som fortjener nærmere studier.

Et annet tungtveiende argument for hvorfor det haster er baneplanets og rotasjonsaksens uvanlige mekanikk. Plutos rotasjonsakse har en sterk helning til baneplanet. For tiden peker ekvatorplanet i retning av Solen, noe som betyr at omtrent hele overflaten til Pluto/Charon blir belyst i løpet av en rotasjonsperiode. Men fra rundt år 2005 vil en stadig større del av de sydlige halvkulene til Pluto og Charon gli inn i skygge og dermed umuliggjøre fotografering og spektroskopiske undersøkelser helt fram til det 22. århundre.

Instrumentering

Man tar som sagt sikte på å sende to like sonder av gårde, både av sikkerhetsmessige grunner og fordi man dermed kan få kartlagt begge sider av Pluto og Charon. Pluto og Charon bruker 6,39 døgn på å rotere, og dette er alt for langsomt til at en sonde som flyr forbi med 16 km/s alene kan få fotografert begge sider med brukbar oppløsning. Om den andre passeringen gjøres la oss si et år etter den første, vil det også være mulig å se om det har skjedd endringer i mellomtiden, for eksempel med Plutos atmosfære.

Sondene vil veie maksimalt 162 kg hver, og man arbeider nå med å redusere dette til 110 kg, inkludert hydrasin til bane- og stillingskontroll. Sondene er 1,2 meter høye og domineres av en 1,5 meters parabolantenne for kommunikasjon med Jorden. Antennene er reserver fra Viking-prosjektet og er fast montert oppå den heksagonale, halvmeterbrede romsondekroppen eller sentralseksjonen. Sondene har ingen utfoldbare deler, som antenner eller instrumentbommer. Både de termoelektriske radioisotopgeneratorene, som skal forsyne sondene med 65 W elektrisk kraft, og instrumentene er fast montert til resten av sondene.

Instrumentlasten utgjør bare 7,9 kg og består av et kamera for kartlegging og studier av geologi og morfologi, et infrarødt spektrometer for bestemmelse av overfatenes kjemiske sammensetning, og et ultrafiolett spektrometer for undersøkelser av Plutos atmosfære. Kommunikasjonsantennens ultrastabile oscillator vil fungere som et fjerde instrument og brukes til å undersøke de lavere deler av atmosfæren. Kameraet og det infrarøde spektrometeret vil være koblet til det samme teleskopet.

Kameraet er utstyrt med en CCD-bildebrikke med 1024 x 1024 bildepunkter. Oppløsningsevnen skal være 10 mikroradianer. Dette tilsvarer at man fra 100 000 km avstand kan observere detaljer ned til en utstrekning på 1 km.

Det infrarøde spektrometeret vil ha en 256 x 256 punkters bildebrikke og detektere bølgelengder på mellom 1,0 og 2,25 mikrometer. Oppløsningen vil være på 75 mikroradianer.

Det ultrafiolette spektrometeret vil være følsomt i spektralområdet fra 55 nanometer til 200 nanometer.

På grunn av kom­mu­ni­ka­sjons­an­ten­nens små dimensjoner og minimale sendereffekt vil overføringskapasiteten være begrenset til bare 40 bit/s fra Pluto. Til sammenligning hadde Voyager 2 om lag 20 000 bit/s fra Neptun. De aller fleste observasjonsdataene fra passeringene må derfor lagres om bord i sondene og overspilles senere. Lagringskapasiteten skal være på minst 400 megabit, tilsvarende rundt 50 ukomprimerte svarthvittbilder. Dersom det blir mulig å fortløpende komprimere dataene før de lagres, kan dette tallet mangedobles. Med den nevnte overføringskapasiteten vil det ta om lag fire måneder å overføre den aktuelle datamengden dersom man sendte uavbrutt.

Til tross for sondenes små dimensjoner og enkle design regner man med at deres observasjoner av Pluto vil overgå Voyager 2s observasjoner av Neptun-månen (og den antatte Pluto-kopien) Triton, både når det gjelder kvalitet, kvantitet og mangfoldighet.

Tekst til illustrasjon brukt i artikkelen

Tegning av en av sondene slik man tenker seg den vil ta seg ut når den flyr forbi Pluto (i bakgrunnen) og dens måne Charon. Ifølge de nåværende planene kan dette komme til å skje såpass tidlig som rundt år 2006.

 
Forrige artikkel | Neste artikkel | Alle NOR 1993 | Alle Romfart/NOR
 
 
 

Alt stoff på romfart.no/.com/.org er opphavsrettslig beskyttet.
romfart.no/.com/.org eies og drives av Norsk Astronautisk Forening.