مركبة نبتون المدارية

مركبة نبتون المدارية ، وهي مهمة كوكبية مُقترحة غير مأهولة تابعة لوكالة ناسا بغرض استكشاف كوكب نبتون. كان من المتوقع أن تُطلق هذه المهمة حول عام 2016 وستستغرق 8 إلى 12 عامًا لتصل إلى كوكب نبتون؛ ومع ذلك، توقف الموقع الإلكتروني لوكالة ناسا عن عرض أي تاريخ محتمل لإطلاق هذه المهمة. كان من المتوقع أن تجيب هذه المهمة على العديد من الأسئلة المُثارة حول طبيعة كوكب نبتون.
كان غرض هذه المهمة دراسة الطقس والغلاف الجوي لكوكب نبتون، بالإضافة إلى حلقاته، وأقماره، وتحديدًا القمر ترايتون. اقترح معهد كاليفورنيا للتقنية (كالتيك) أحد الخطط لهذه المهمة في عام 2004، بينما اقترحت جامعة إيداهو وشركة بوينغ خطةً بديلة في عام 2005.
ملخص المهمة والحالة
كانت المهمة الرئيسية لمركبة نبتون المدارية هي الدخول في مدار حول الكوكب وتنفيذ عدد من الدراسات العلمية عليه. اقتُرحت فكرة هذه المهمة لأول مرة لوكالة ناسا في عام 2005. اقتُرح استخدام نظام إطلاق شبيه بالصاروخ دلتا 4 أو الصاروخ أطلس 5. تضمن مسار المهمة إجراء مناورة المساعدة بالجاذبية عند كوكبي الزهرة والمشتري للوصول إلى كوكب نبتون. قُدر الوقت الذي ستستغرقه المركبة للوصول إلى نبتون بنحو عشرة أعوام وربع.
ستطلق المركبة المدارية، قبل وصولها بقليل، مسبارين جويين، بغرض نقل البيانات قبل مناورة الالتقاط الهوائي عند الغلاف الجوي للكوكب. وستبدأ المركبة بعد ذلك في دخول المدار حول كوكب نبتون من خلال تنفيذ مناورة الالتقاط الهوائي. ستنفذ المركبة المدارية، بعد تعديل مدارها إلى المدار العلمي المُخطط له، عددًا من الدراسات حول كوكب نبتون، وحلقاته، وغلافه الجوي، وطقسه، وأقماره الطبيعية.
أُزيلت هذه المهمة، في عام 2008، من قائمة المهمات المستقبلية المحتملة لناسا. ووفقًا لميزانية ناسا لعام 2010، خُصص تمويل المهمات المتجهة إلى النظام الشمسي الخارجي لمهمة نظام أوروبا المشتري المستقبلية. وخُصص باقي الميزانية وقتها للمهمات الأخرى القادمة مثل كاسيني-هويجنز، وجونو، ونيو هورايزونز، ولم يكن نظام الكوكب نبتون جزءًا من أي مهمة أخرى رسمية.
وضعت ناسا فكرة تنفيذ مهمة إلى أحد الكواكب العملاقة الثلجية في اعتبارها، أي إلى نبتون أو أورانوس، وذلك في الدراسة الاستقصائية العقدية لناسا خلال عام 2011، ولكن رُجحت مهمة مسبار ومركبة أورانوس المدارية عن مهمة كوكب نبتون لأسباب متعلقة بسهولة وقابلية التنفيذ.
اقتُرح تنفيذ مناورة تحليق بالقرب من نبتون بواسطة مختبر الدفع النفاث بناسا (JPL) عام 2019، وأُطلق على هذه المناورة اسم ترايدنت على أن تكون جزءًا من برنامج ديسكفري الفضائي.
مصادر الطاقة
بطاريات النظائر المشعة
كانت فكرة معهد كالتيك للمهمة مشابهة لتصميم مهمات ناسا السابقة المتجهة للنظام الشمسي الخارجي. اقترح هذا التصميم استخدام بطاريات النظائر المشعة لإنتاج الطاقة الكهربية خلال الرحلة. وسيكون تصميم المركبة، وفقًا لهذا الاقتراح، مشابهًا للمركبات غاليليو، وكاسيني-هويجنز، وفوياجر 2، ونيوهورايزونز، مع الاعتماد على دوافع تقليدية في نظام الدفع بالمركبة. اقتُرح أيضًا استخدام محرك حراري من نوع ستيرلينغ يعمل بالطاقة النووية في إمداد المركبة بالطاقة الكهربية، وكانت تعمل ناسا على تطوير هذا النوع من المحركات في ذلك الوقت ثم خَلَفه مشروع كيلوباور بالإضافة إلى مشروع أنظمة الدفع الأيوني.
الألواح الشمسية
كان هناك اقتراح آخر باستخدام الألواح الشمسية لإنتاج الطاقة الكهربية اللازمة لتشغيل المركبة خلال الرحلة. ستكون هذه الألواح قابلة للنفخ، لتقليل كتلتها. يمكن أن تُرفض فكرة استخدام الألواح الشمسية في هذه المهمة بسبب ارتفاع تكلفتها، بالرغم من التطور الكبير في أنظمة الألواح الشمسية التي يمكن أن تحقق الطاقة الكهربية اللازمة للمركبة من على مسافة كوكب نبتون من الشمس. ومن المحتمل أن يعتمد هذا التصميم أيضًا على الدوافع التقليدية؛ لأن ضوء الشمس الخافت عند النظام الشمسي الخارجي لن يكون كافيًا لتشغيل أنظمة الدفع الأيوني.
الأدوات
المركبة المدارية
ستنفذ المركبة المدارية الأغراض الرئيسية لهذه المهمة. وكان من ضمن الأدوات العلمية المُقترَح وجودها على متن هذه المركبة نظام تصوير متعدد الأطياف لتصوير الكوكب في نطاق الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء، بالإضافة إلى مقياس للمغناطيسية لمعرفة سبب توجه المجال المغناطيسي لكوكب نبتون بعيدًا جدًا عن محور دورانه.
المركبات الهابطة على القمر ترايتون
فكر علماء ومهندسو ناسا في إرسال مركبة هابطة، أو مركبتين، للهبوط على سطح القمر ترايتون لتحليل تركيب سطح القمر، وباطنه، وغلافه الجوي النيتروجيني شديد التخلخل. اقتُرحت عدة أماكن مختلفة للهبوط على سطح القمر، وكانت منطقة الينابيع النيتروجينية التي اكتشفتها المركبة فوياجر من ضمن هذه المناطق، ولكن اقتُرحت أيضًا بعض مواقع الهبوط الأخرى مثل القطب الشمالي أو الجنوبي للقمر ترايتون. لم يُتخذ قرارًا نهائيًا بهذا الشأن، إذ كانت هذه المهمة مجرد مهمة مقترحة. وكان عمر التشغيل المُقدر لهذه المركبات الهابطة يتراوح بين عدة أيام إلى شهر واحد وفقًا لمصدر الطاقة والأجهزة الموجودة بالمهمة.
المسبارات الجوية
بالإضافة للمركبات الهابطة على ترايتون، اقتُرح أيضًا إنزال مسبارين جويين على الأقل عبر الغلاف الجوي لكوكب نبتون لدراسة أحوال الطقس والمناخ بهذا الكوكب العاصف. ستكون هذه المسبارات مشابهةً للمسبار غاليليو الذي أُنزل عبر الغلاف الجوي لكوكب المشتري، ستستغرق عملية الإنزال عبر الغلاف الجوي لنبتون ساعتين إلى ثلاث ساعات قبل أن تتدمر هذه المسبارات بفعل الحرارة والضغط الناتجين بفعل الغلاف الجوي للكوكب، وستسمح البيانات المُرسلة إلى الأرض خلال عملية الإنزال بتحليل الغلاف الجوي لنبتون بشكل مفصل.
المراجع
مركبات فضائية ملغاة
مسابر فضائية مدارية
مهام إلى نبتون