Was nützt ein Vorbeiflug, wenn wir die Tech ins Orbit zu haben?

Neue Horizonte-Vorbeiflug von Pluto und seine Monde ist die neueste in einer historischen Reihe von Missionen, um Objekte im Sonnensystem. Aber angesichts der Tatsache, dass ein Fly-by für nur kurze Zeit dauert, wie viel können wir wirklich aus ihm heraus? Es gibt keinen Zweifel, dass die Mission erbringt eine Menge interessante Daten, aber sicherlich würde mehr gewonnen, wenn das Raumschiff in den Orbit für eine Anzahl von Tagen oder sogar Land auf der Oberfläche gehen und physische Proben nehmen könnte.

New Horizons ist enorm wichtig, denn es gibt uns einen ersten Einblick in die unsichtbare Welt eine dritte Klasse von Objekten im Kuiper-Gürtel-die Bausteine des äußeren Sonnensystems, abseits der terrestrischen und Gasriesen Planeten. Vorbeiflüge wie diese sind sehr spannend, da sie nur eine Chance für einmalige Messungen am Ziel darstellen.

Während wir nur in der allerersten Phase der Erkundung von Pluto und seine Monde sind, bieten die Fly-by die Grundstein für zukünftige Missionen. In der Tat ein Fly-by ist das erste in den klassischen vier Stadien der Erforschung des Sonnensystems und ist gefolgt – in dieser Reihenfolge – von einem Orbiter, einem Lander und die Rückkehr einer Probe aus einem Körper (1-4 in der Tabelle unten markiert).

Lehren aus der Vergangenheit

Die ersten Vorbeiflug war unseres Mondes, machte im Jahr 1959 von der russischen Luna-1-Sonde. Und vor 50 Jahren fast auf den Tag (15. Juli), der US-amerikanischen Mariner 4 die ersten Vorbeiflug des Mars.

Meine Generation war fasziniert von der historischen Vorbeiflüge der äußeren Planeten und ihre Monde, und ich habe Glück in meine eigene Karriere Instrument Teams für mehrere historische Vorbeiflüge beteiligt gewesen zu sein. Dies waren die Giotto-Mission zum Kometen Halley (1986) und Grigg-Skjellerup (1992), sowie mehrere "Fly-by-Premieren" im Saturn-System mit der Cassini-Mission (z. B. Monden Enceladus, Rhea, Dione, Titan, Hyperion) schließen.

Der Vorbeiflug des Kometen, die Halley nur ein paar Tage, aber unser Wissen über Kometen dauerte durch diese revolutioniert wurde Giotto begegnen. Eines mehrere Sonden Halley in die Mitte der 1980er Jahre, Giotto zu erforschen hatte das breiteste und leistungsfähigste Set von Instrumenten und näher an sein Ziel als eines seiner Gefährten übergeben.

Kometen Jet-Aktivität, eine überraschend dunkle Oberfläche, Kohlenwasserstoffe festgestellt in einer Kruste und eine komplexe Bogen Schock und Tail Bildungsmechanismus. Diese Entdeckungen sind nun die Rosetta-Mission und der Lander Philae bei Comet 67 s. folgen bis

Die Tatsache, dass Vorbeiflüge so schnell passieren können sie aber auch sehr stressig und schwierig zu verwalten. Wenn wir beobachteten die Sonde Giotto vorbeifliegen Halley bei 68,4 km/s, fing es plötzlich Spinnen aus seiner Achse nach der Begegnung mit einem Staubkorn in der Nähe ihrer größten Annäherung. Glücklicherweise war es möglich, die wackeln zu stoppen.

Es gibt viele andere Beispiele, wo Daten gerettet – mit neuen Horizonten einschließlich während seiner beunruhigenden Glitch (behoben) am 4. Juli gewesen sein.

Neue Horizonte und darüber hinaus

Nach dem Start auf eine Atlas V im Jahr 2006, übergeben die 478kg-Raumsonde Jupiter nur 13 Monate später, wurde eine ausdrückliche Route. Der wichtigste Grund für die Eile war Pluto zu erreichen, bevor seine tenuous Atmosphäre bricht durch Einfrieren, als der Planet von der Sonne weiter Weg bewegt. Das Missions-Design neue Horizonte bietet einen sehr schnellen Vorbeiflug bei mehr als 14 km/s (50.000 km/Stunde), mit nur ein paar Stunden und Tage für die höchste Auflösung Messungen.

Gemessen in "Astronomische Einheiten" (eine AU etwa 149,6 m Kilometer ist), Plutos Umlaufbahn dauert es von seinen engsten Punkt der Sonne (29,7 AU, 1989), im Inneren Neptuns Umlaufbahn (30,1 AU), durch die aktuelle Distanz (fast 33 AU) aus, um seine weiteste Entfernung von der Sonne (48,9 AU, 2113). Rückzug aus der Sonne, reduziert die Oberflächentemperatur von seiner aktuellen 40 Kelvin, um ein Einfrieren der Atmosphäre führt.

Aber warum fliegen vorbei, anstatt in den Orbit zu gehen? Die einfachste Antwort ist, dass eine Menge Energie, d. h. eine Menge Kraftstoff, bräuchte langsam neue Horizonte genug um es in den Orbit zu erfassen. Stattdessen entschieden die NASA um das Pluto-Charon-System schnell mit einer relativ in der Lage, 30 kg Nutzlast, anstatt eine große Menge an zusätzlichen Kraftstoff mithilfe eines anderen Fly-by-Schemas, um dorthin zu gelangen, bevor die Atmosphäre zusammenbricht.

Neue Horizonte baut bereits die dünnen Lehrbüchern auf dem Pluto-Charon-System mit frühen Bilder und die Daten in den nächsten 16 Monaten von sichtbar, infrarote und ultraviolette Spektrometer sowie Plasma zurückgegeben werden, werden Staub und Radio wissenschaftliche Instrumente erweitern und umschreiben sie wieder.

Sondern werden fast sicher ergeben sich neue Fragen, die nur durch eine detailliertere Orbiter-Mission, der üblichen Exploration Reihenfolge beantwortet werden. Es ist schwer zu sagen, wann das passieren würde. Die relative Priorität müssen Missionen zu anderen Objekten, insbesondere gegenüber wo die Exploration-Bühne vor möglichen Umsetzung gering ist.

In Zukunft können wir freuen detailliertere Fly-by-Missionen von Objekten, wo unser Wissen begrenzt ist, und späteren Phasen wie Rosetta. Auch werden wir neue Dimensionen, wie ExoMars Bohren unter der Mars-Oberfläche von bis zu 2 Meter zum ersten Mal besuchen. Der Saft Vorbeiflüge der Jupitermonde Europa, Ganymed und Callisto, vor Eingabe von Ganymed Umlaufbahn ermöglicht Vergleich der Untergrund Ozeane, und Europa Clipper fliegt vorbei an Europa 45 mal eine detaillierte Aufklärung dort abschließen.

Diese Missionen und ihr Follow-ons hilft uns, erfahren Sie mehr über die Menschheit Platz im Universum – und ob wir allein sind. Aber es ist klar, dass während wir viel in solar System Exploration bisher erreicht haben, gibt es noch viel um zu tun bleibt.

Andrew Coates ist Professor für Physik, Planetary Science des Space Science Laboratory an der UCL.

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf das Gespräch. Lesen Sie den original Artikel.

Bild von der NASA.