La mission New Horizons de la NASA a effectué la première exploration de Pluton-Charon et de son système de petites lunes en 2015. Les découvertes scientifiques ont conduit la communauté scientifique à faire pression pour un retour à Pluton avec un orbiteur ou à explorer d'autres planètes naines dans la ceinture de Kuiper. Crédit :NASA/JHUAPL/SwRI
Une équipe du Southwest Research Institute utilisant des fonds de recherche internes a fait plusieurs découvertes qui élargissent la portée et la valeur d'une future mission de l'orbiteur Pluton. Les percées définissent une tournée orbitale économe en carburant et démontrent qu'un orbiteur peut poursuivre l'exploration dans la ceinture de Kuiper après avoir sondé Pluton. Ces résultats et d'autres de l'étude seront présentés cette semaine lors d'un atelier sur l'exploration future de Pluton et de la ceinture de Kuiper lors de la réunion de la division des sciences planétaires de l'American Astronomical Society à Knoxville, Tennessee.
Le vice-président associé et planétologue, le Dr Alan Stern, dirige l'étude SwRI. L'équipe a d'abord découvert comment de nombreux objectifs scientifiques clés peuvent être atteints en utilisant les assistances gravitationnelles du satellite géant de Pluton, Charon, plutôt que propulseur, permettant à l'orbiteur de changer son orbite à plusieurs reprises pour étudier divers aspects de Pluton, son ambiance, ses cinq lunes, et ses interactions avec le vent solaire pendant plusieurs années. La deuxième réalisation démontre que, après avoir atteint ses objectifs scientifiques à Pluton, l'orbiteur peut alors utiliser la gravité de Charon pour s'échapper du système sans utiliser de carburant, en lançant le vaisseau spatial dans la ceinture de Kuiper pour utiliser le même système de propulsion électrique qu'il avait utilisé pour entrer en orbite de Pluton pour ensuite explorer d'autres planètes naines et des corps plus petits de la ceinture de Kuiper.
"C'est révolutionnaire, " dit Stern. " Auparavant, La NASA et la communauté scientifique planétaire pensaient que la prochaine étape de l'exploration de la ceinture de Kuiper serait de choisir entre "aller en profondeur" dans l'étude de Pluton et de ses lunes ou "aller plus loin" en examinant des objets plus petits de la ceinture de Kuiper et une autre planète naine à des fins de comparaison avec Pluton . La communauté des scientifiques planétaires a débattu de la bonne prochaine étape. Nos études montrent que vous pouvez faire les deux en une seule mission :cela change la donne."
La conception de la tournée orbitale de Pluton développée par SwRI montre que les objectifs scientifiques peuvent être atteints avec seulement de minuscules ressources en carburant et de nombreuses aides à la gravité en utilisant la lune géante Charon de Pluton. Crédit :Institut de recherche du Sud-Ouest
L'équipe comprend également l'ingénieur de vol spatial et concepteur de mission, le Dr Mark Tapley et la planétologue Dr Amanda Zangari, ainsi que le chef de projet John Scherrer et la responsable du logiciel Tiffany Finley, tous de la Division des sciences et de l'ingénierie spatiales de SwRI.
Finley a conçu le tour orbital de Pluton autour de dizaines de manœuvres d'assistance gravitationnelle de Charon. "Cette tournée est loin d'être optimisée, pourtant il est capable de faire au moins cinq survols de chacune des quatre petites lunes de Pluton, tout en examinant les régions polaires et équatoriales de Pluton en utilisant des changements de plan. Le plan permet également une rencontre rapprochée approfondie avec Charon avant de plonger dans l'atmosphère de Pluton pour l'échantillonnage avant que l'engin utilise Charon une dernière fois pour s'échapper dans la ceinture de Kuiper pour de nouvelles missions, " elle a dit.
Les travaux de Tapley ont démontré qu'un système de propulsion électrique similaire à celui utilisé par la mission Dawn de la NASA pourrait alimenter l'orbiteur pour lui permettre de voler vers d'autres objets connus de la ceinture de Kuiper, y compris l'une des nombreuses planètes naines. "En réalité, nous avons découvert qu'il est même possible d'atteindre puis d'entrer en orbite autour d'une deuxième planète naine dans la ceinture de Kuiper après avoir étudié Pluton ! », a déclaré Tapley.
Cette figure représente un vaisseau spatial à propulsion électrique quittant l'orbite de Pluton, voler à côté d'autres petits objets de la ceinture de Kuiper, puis atteindre la planète naine 2002 MS4 comme un exemple de la mission "l'étalon-or" de l'orbiteur Pluton et de l'explorateur de la ceinture de Kuiper découverte par l'équipe d'étude SwRI. Crédit :Institut de recherche du Sud-Ouest
En outre, Zangari a dirigé une étude distincte qui a examiné les missions vers les 45 plus grands objets de la ceinture de Kuiper et les planètes naines, avec des lancements possibles entre 2025 et 2040. Son travail a décrit des missions possibles de 25 ans ou moins vers les planètes naines Eris et Sedna via les swingbys Jupiter-Neptune, Quaoar, Makemake, Haumea via les swingbys Jupiter-Saturne, et Varuna après un survol Jupiter-Uranus. Un article détaillant ce travail a été accepté par le Journal des vaisseaux spatiaux et des fusées .
« Qui aurait pensé qu'une seule mission utilisant des moteurs de propulsion électriques déjà disponibles pourrait faire tout cela ? » dit Stern. "Maintenant que notre équipe a montré que la communauté scientifique planétaire n'a pas à choisir entre un orbiteur Pluton ou des survols d'autres corps dans la ceinture de Kuiper, mais peut avoir les deux, J'appelle cette mission combinée "l'étalon-or" pour l'exploration future de Pluton et de la ceinture de Kuiper."
L'équipe passera les prochains mois à publier davantage de leurs découvertes et à déterminer les attributs du système de vaisseau spatial nécessaires pour accomplir la mission "l'étalon-or" de l'orbiteur Pluton et de l'explorateur de la ceinture de Kuiper.
