A naprendszerkutatás távlatai
(Rovat: Amerika és az űrcsillagászat, Távoli világok kutatói - 2022.04.29 06:15.)

Talajminta a Marsról, küldetés az Uránuszhoz és leszállás az Enceladusra – többek közt ezek szerepelnek a Nemzeti Akadémiák évtizedes bolygókutatási áttekintő tanulmányában.

A bolygókutatást és az asztrobiológiát felölelő évtizedes áttekintő tanulmány (decadal survey) végső változatát április 19-én hozták nyilvánosságra. Ebben a fentieken túl a földközeli égitesteket követő űrtávcső terve is szerepel, javasolnak továbbá egy, a Marsra küldendő, és ott az élet nyomait kereső leszállóegységet, valamint egy olyan holdjárót, amelyik kőzetmintákat gyűjtene, amelyeket azután az űrhajósok hoznának a Földre.

Az előző bolygókutatási évtizedes tanulmány 2011-ben legfontosabb projektként egy talajmintákat gyűjtő marsjáró megépítését javasolta. Ez valósult meg a Mars 2020 projekttel, amelynek keretében a Perseverance marsjáró már gyűjti az anyagmintákat a Mars felszínén. A most kiadott tanulmány javasolja a mintagyűjtés folytatását, és azt, hogy a mintákat az ESA-val közösen megvalósítandó küldetéssel hozzák a Földre a 2030-as évek elején. A tanulmány szerzői azonban arra figyelmeztetnek, hogy a költségek növekedésére kell számítani. A jelenlegi becslések szerint a minták Földre hozása (MSR, Mars Sample Return) 5,3 milliárd dollárba kerülne, mindamellett a tanulmányban azt javasolják a NASA-nak, hogy próbáljanak meg ennél legalább 20%-kal nagyobb költségvetést kiharcolni a Kongresszusban erre a fontos projektre.

A Marson túli térség kutatására a tanulmány egyik zászlóshajó projektként az Uránusz körül keringő, és annak légkörébe szondát bocsátó küldetést (Uranus Orbiter and Probe) javasolja, rámutatva arra, hogy az Uránuszt eddig mindössze egyetlen űrszonda vizsgálta, az 1986-ban mellette elrepülő Voyager–2. Ezzel szemben a bolygó körül pályára állítandó szonda sokkal alaposabban vizsgálhatná a bolygó gyűrűit és holdjait, a légköri szondával pedig magát a bolygót is. A küldetés költségét 4,2 milliárd dollárra becsülik, a szonda akár már 2031-ben elindulhatna Falcon Heavy (vagy más, hasonló kategóriájú) hordozórakétával, hogy a Jupiter gravitációs lendítő hatását kihasználva 13 év alatt elérje az Uránuszt.

Az Uránuszhoz indítandó űrszonda korai tanulmányterve 2011-ből. (Kép: NASA / NRC Decadal Survey)

A tanulmányban második helyen javasolt zászlóshajó projekt az Enceladus Orbilander nevet viseli. Az újonnan bevezetett elnevezés a küldetés jellegét tükrözi, a szonda másfél évig orbiterként keringne az Enceladus körül, majd leszállna a jeges hold felszínére, ahol két éven át tanulmányozná az élet lehetőségét. A küldetés becsült költsége 4,9 milliárd dollár, a szonda a 2030-as évek végén SLS vagy Falcon Heavy rakétával indulhatna, és a 2050-es évek elején szállhatna le az Encladusra.

Az Orbilander az Enceladus felszínén. (Fantáziarajz: NASA)

A Cassini-szonda felvétele az Enceladus gejzírjeiről. (Kép: NASA / JPL / Space Science Institute)

A tanulmány négy további, alacsonyabb prioritású küldetést is felsorol: leszálló szondát az Europára, leszállóegységet a Merkúrra, Neptunusz orbitert és légköri szondát, valamint egy összetett küldetést a Vénuszhoz, amely a keringő és leszálló egység mellett a légkörben dolgozó robotszondát („aerobot”) tartalmazna.

A tanulmányban kisebb, úgynevezett New Frontiers kategóriájú (közepes méretű és költségvetésű) küldetésekre is tesznek néhány javaslatot. A küldetések közül az első, a New Frontiers sorozat 6. tagja az évtized végén indulhatna. (A New Frontiers sorozat első három tagja a New Horizons, a Juno és az OSIRIS-REx, már készül a Titánra küldendő Dragonfly, míg az ötödik szondára várhatóan 2024-ben írják ki a pályázatot.) A javaslatok között szerepel az egyik kentaur típusú (a Jupiter és a Neptunusz között keringő) égitest vizsgálata, anyagmintát hoznának a Ceresről és egy üstökösről, terveznének továbbá az Enceladus mellett többször elrepülő űrszondát, holdi leszállóegységeket geofizikai adatok gyűjtése céljából, Szaturnusz-szondát, a Titán körül keringő eszközt és a Vénusz légkörének helyszíni vizsgálatát. A tervek természetesen szokás szerint egymással versengenének, és 1,65 milliárd dolláros költségkereten belül kellene megvalósulniuk. A versengő projektek sora később kiegészülhetne a Neptunusz legnagyobb holdjához, a Tritonhoz induló szondával. A még kisebb, Discovery és SIMPLEx kategóriájú küldetésekre nem tesznek konkrét javaslatokat, azonban ajánlják, hogy a megfelelő költségplafonokat emeljék fel 500-ról 800, illetve 55-ről 80 millió dollárra.

Az évtizedes áttekintő tanulmányban javasolt projektek és kutatási irányok várható költségvetése a 2023–2032 időszakban. (Kép: National Academies of Sciences)

A Mars kutatása esetében a tanulmány azt javasolja, hogy amikor a 2020-as évek közepén az MSR projekt túljut költségvetési igénye maximumán, akkor kezdjenek dolgozni a Mars Life Explorer projekten, amely eszköz a jégbe fúrva keresné a Marson az élet nyomait. A 2,1 milliárd dollár költségvetéssel készülő szonda a 2030-as évek közepén indulhatna.

A tanulmány szerint a Hold kutatását érdemes összehangolni az Artemis-programmal. Leírják, hogy az Artemis jelenleg elhanyagolja a tudományos szempontokat, a tanulmány szerzői azonban kiemelt jelentőségűnek tartják, hogy az Artemis keretében támogassák az áttörést jelentő, vagy legalább évtizedes jelentőségű tudományos célokat, amihez a robotokkal és emberekkel történő kutatások összehangolására lenne szükség. A jelentésben támogatják az Endurance-A koncepció megvalósítását. Ennek keretében egy kereskedelmi alapon készülő leszállóegység a Holdra vinne egy automata holdjárót, amely 2100 kilométert tenne meg az Aitken-medencében, miközben 100 kg mintát gyűjtene. A mintákat azután az Artemis űrhajósai hoznák el a Földre. Ily módon a tudományos küldetés 1,9 milliárd dollárból megvalósítható lenne, ami egymilliárddal kevesebb, mintha az automata rover gyűjtötte mintákat mindössze 2 kg hasznos teher szállítására alkalmas automata szonda hozná a Földre.

Kitér a tanulmány a NASA bolygóvédelmi programjára is. Támogatja annak Kongresszus által 2005-ben jóváhagyott munkának a folytatását, amelynek keretében a legalább 140 méteres földközeli objektumok (NEO) 90%-át fel kell fedezni. Ezt azzal egészítik ki, hogy a NASA-nak törekednie kell arra, hogy minél több, ennél kisebb NEO-t is felfedezzenek. A NEO-k hatékonyabb keresése érdekében erre a célra készített űrtávcsövet kell indítani (NEO Surveyor). (Időközben azonban a NASA 2023-as költségvetéséből törölték ennek az űrtávcsőnek az építését, ami az eredetileg 2026-ra tervezett indítását legalább két évvel későbbre tolja.) Emellett a NEO-k keresésére egy gyors reagálású űreszköz tervét is megfontolásra javasolják. Ehhez kapcsolódóan rámutatnak arra, hogy a létesülő műholdseregek elsősorban éppen a NEO-megfigyelések hatékonyságát rontják, ezért felkérik a NASA-t, a Nemzeti Tudományos Alapot és a csillagászok közösségét, hogy folyamatosan ellenőrizzék a műholdseregeket, és törekedjenek arra, hogy kezelni tudják azoknak a megfigyelésekre gyakorolt káros hatását.

A konkrét programokon túlmenően a tanulmány hangsúlyozza a plutónium–238 2013-ban újraindított termelésének fontosságát, a radioaktív energiaforrások ugyanis nélkülözhetetlenek az Uránuszhoz és az Enceladushoz tervezett szondák esetében.