The Jovian Planets:Πότε θα επισκεφτούμε το εξωτερικό ηλιακό σύστημα;

Οι Jovian πλανήτες φιλοξενούν μερικούς από τους πιο συναρπαστικούς προορισμούς στο ηλιακό σύστημα. Πώς θα ήταν οι ανθρώπινες αποστολές στους εξωτερικούς πλανήτες; Πώς θα ταξίδευαν εκεί οι αστροναύτες; Πού θα πήγαιναν; Τι θα χρειαζόταν για να επιβιώσουν; Ακολουθεί μια ματιά στο μέλλον, στο πώς μπορεί να μοιάζει μια αποστολή στα φεγγάρια του Δία ή του Κρόνου.

Σε ποιον από τους Jovian πλανήτες πρέπει να ταξιδέψουμε;

Οι Jovian πλανήτες είναι οι αέριοι γίγαντες στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα:ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός. Αυτοί οι ίδιοι οι πλανήτες δεν είναι καλοί υποψήφιοι για εξερεύνηση. Αποτελούνται κυρίως από αέρια και κανένα δεν έχει τη δυνατότητα να περπατήσει ο άνθρωπος σε οποιαδήποτε επιφάνεια.

Ωστόσο, οι Jovian πλανήτες έχουν τα πιο συναρπαστικά φεγγάρια στο ηλιακό σύστημα. Στην πραγματικότητα, δύο από τα φεγγάρια της περιοχής Jovian είναι από τους πιο πολυαναμενόμενους προορισμούς για ανθρώπινη εξερεύνηση:η Ευρώπη και ο Τιτάνας.

Δίας:Ευρώπη ο υδάτινος κόσμος

Ο Δίας έχει 79 φεγγάρια, αν και τέσσερα είναι τα περισσότερα υποσχόμενα για τους εξερευνητές πλανητών του Jovian. Τα φεγγάρια του Γαλιλαίου είναι τα τέσσερα μεγαλύτερα φεγγάρια του Δία και τέσσερα από τα μεγαλύτερα φεγγάρια του ηλιακού συστήματος. Ενώ όλα τα φεγγάρια του Γαλιλαίου θα ήταν συναρπαστικά να τα επισκεφτείς ή να τα μελετήσεις, η Ευρώπη ξεχωρίζει.

Η Ευρώπη είναι το μικρότερο από τα φεγγάρια του Γαλιλαίου, αλλά έχει από καιρό αιχμαλωτίσει τη φαντασία των επιστημόνων και των συγγραφέων επιστημονικής φαντασίας παντού. Η επιφάνεια της Ευρώπης καλύπτεται από ένα παχύ παγωμένο κέλυφος γεμάτο με περίεργες ρωγμές και κορυφογραμμές. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι μπορεί να υπάρχει ένας τεράστιος υγρός ωκεανός νερού κάτω από αυτό το κέλυφος πάγου.

Εάν υπάρχει τέτοιος ωκεανός, υπάρχει πιθανότητα να υπάρχει εξωγήινη ζωή στην Ευρώπη. Το δυναμικό για ζωή στην Ευρώπη τροφοδοτεί τεράστιο ενδιαφέρον για αποστολές σε αυτό το φεγγάρι του Jovian. Θα ήταν εξαιρετικός υποψήφιος, αλλά υπάρχουν και άλλα συναρπαστικά φεγγάρια μεταξύ των πλανητών Jovian.

Κρόνος:Τιτάνας η Δεύτερη Γη

Ο Κρόνος μπορεί να είναι ο δεύτερος μεγαλύτερος πλανήτης Jovian, αλλά έχει περισσότερα φεγγάρια από οποιονδήποτε άλλο πλανήτη στο ηλιακό σύστημα. Ανάμεσα στα 82 φεγγάρια του είναι ο Τιτάνας, το δεύτερο μεγαλύτερο φεγγάρι στο ηλιακό σύστημα και ο κόσμος που μοιάζει περισσότερο με τη Γη που έχουμε ανακαλύψει μέχρι σήμερα. Ενώ ο Τιτάνας εξακολουθεί να είναι ένα πολύ εχθρικό μέρος, έχει μια παχιά ατμόσφαιρα, μια στερεή επιφάνεια και ακόμη και υγρό στην επιφάνεια.

Ωστόσο, ο Τιτάνας δεν είναι αντίγραφο άνθρακα της Γης - είναι στην πραγματικότητα ένα αντίγραφο υδρογονανθράκων. Η χημική σύνθεση του Τιτάνα φαίνεται να βασίζεται σε υδρογονάνθρακες, όχι σε άνθρακα όπως της Γης.

Για παράδειγμα, οι «λίμνες» στον Τιτάνα είναι γεμάτες με υγρό αιθάνιο και μεθάνιο, όχι νερό. Η ατμόσφαιρα είναι 95% άζωτο και 5% μεθάνιο, το οποίο δεν αναπνέει. Επιπλέον, η βαρύτητα στον Τιτάνα είναι περίπου 60% υψηλότερη από τη βαρύτητα της Γης. Αυτό μπορεί να μην ακούγεται πολύ, αλλά θα ήταν πολύ για κάποιον που περπατά στον Τιτάνα.

Μετάβαση στους Πλανήτες Jovian

Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις για την εξερεύνηση του εξωτερικού ηλιακού συστήματος είναι τα ταξίδια. Χρειάζεται πολύς χρόνος για να φτάσει η τρέχουσα τεχνολογία πυραύλων μας στον Δία και τον Κρόνο. Αυτό δημιουργεί ορισμένες σοβαρές δυσκολίες για τους ανθρώπους εξερευνητές.

Στην πραγματικότητα, ο κύριος λόγος που οι άνθρωποι πιθανότατα δεν θα ταξιδέψουν στην περιοχή Jovian μέχρι τα τέλη του 21ου αιώνα είναι η σημερινή αδύναμη πρόωση πυραύλων. Ευτυχώς, υπάρχουν μερικά συστήματα πρόωσης επόμενης γενιάς που βρίσκονται στον ορίζοντα.

Chemical Rockets

Η πρώτη επιλογή για ταξίδια στην Ευρώπη ή τον Τιτάνα είναι οι χημικοί πύραυλοι. Αυτός είναι ο τύπος τεχνολογίας πρόωσης πυραύλων που χρησιμοποιείται σήμερα. Ενώ διαφορετικά συστήματα χρησιμοποιούν διαφορετικούς συνδυασμούς προωθητικών, όλα χρησιμοποιούν την ίδια γενική αρχή. Ο πύραυλος είναι γεμάτος με κάποιο είδος υγρού προωθητικού που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία χημικών αντιδράσεων που δημιουργούν ώθηση.

Αυτό το σύστημα λειτουργεί καλά σε μικρές αποστάσεις, όπως ταξίδια στη Σελήνη. Ωστόσο, σίγουρα δεν είναι ιδανικό για να φτάσετε σε άλλους πλανήτες. Οι χημικοί πύραυλοι δεν είναι αποτελεσματικοί. Είναι βαριά και απαιτούν τεράστιες ποσότητες καυσίμου για μια πολύ σύντομη αρχική ώθηση για να αποβιβαστούν από τη Γη. Η ώθηση μεγάλης διάρκειας δεν είναι εφικτή με χημικούς πυραύλους απλώς και μόνο λόγω του καυσίμου που θα απαιτούνταν.

Εάν οι άνθρωποι εξερευνητές χρησιμοποιούσαν έναν χημικό πύραυλο για να φτάσουν στην Ευρώπη ή τον Τιτάνα, θα περνούσαν πάνω από δέκα χρόνια απλώς ταξιδεύοντας μεταξύ της Γης και του εξωτερικού ηλιακού συστήματος. Μπορούμε να πάρουμε μια ιδέα για το πόσο χρόνο θα χρειαζόταν για να φτάσουμε στον Δία ή τον Κρόνο και πίσω με βάση τους χρόνους ταξιδιού των ανιχνευτών που αποστέλλονται σε αυτούς τους πλανήτες. Για παράδειγμα, ο ανιχνευτής Juno χρειάστηκε 5 χρόνια για να ταξιδέψει από τη Γη στον Δία. Το Cassini χρειάστηκε 7 χρόνια για να φτάσει στον Κρόνο από τη Γη.

Η αποστολή ανθρώπων στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα με τη σημερινή τεχνολογία πυραύλων μάλλον δεν θα ήταν καλή ιδέα. Θα έπρεπε να περάσουν χρόνια απομονωμένοι σε ένα μικρό διαστημόπλοιο με την ίδια μικρή ομάδα ανθρώπων και λίγη ιδιωτικότητα. Η χρήση κάποιου είδους νάρκωσης ή τεχνολογίας αναστολής κινουμένων σχεδίων μπορεί να είναι δυνατή, αλλά εγκυμονεί και τους δικούς της κινδύνους. Οι αστροναύτες θα πρέπει επίσης να είναι αρκετά νέοι δεδομένου του μεγάλου χρόνου ταξιδιού.

Μηχανές ιόντων και πλάσματος

Οι μηχανικοί εργάζονται σε πιο προηγμένα συστήματα πρόωσης που θα μπορούσαν κάποια μέρα να αντικαταστήσουν τη χημική πρόωση. Οι κινητήρες ιόντων θα μπορούσαν να είναι το επόμενο βασικό σύστημα πρόωσης. Αυτό το σύστημα πρόωσης αποδεικνύει ότι η αργή και σταθερή κίνηση σίγουρα κερδίζει τον αγώνα. Οι κινητήρες ιόντων παράγουν πολύ πιο αδύναμη ώθηση από τους χημικούς πύραυλους, αλλά καίγονται για πολύ περισσότερο. Στην πραγματικότητα, οι κινητήρες ιόντων είναι τόσο αποδοτικοί που δημιουργούν περίπου 10 φορές περισσότερη ώθηση ανά κιλό προωθητικού από ό,τι οι χημικοί πύραυλοι.

Οι κινητήρες ιόντων λειτουργούν ιονίζοντας τα άτομα ενός προωθητικού αερίου και επιταχύνοντάς τα έξω από τον προωθητή του πυραύλου. Το πιο κοινό προωθητικό κινητήρα ιόντων σήμερα είναι το xenon. Αυτοί οι πύραυλοι υπάρχουν ήδη - ο ανιχνευτής Deep Space 1 του 1998 της NASA χρησιμοποίησε έναν κινητήρα ιόντων NSTAR. Η ίδια τεχνολογία θα πρέπει απλώς να προσαρμοστεί σε μεγαλύτερη κλίμακα για να μεταφέρει τους ανθρώπους στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα. Δεν είναι εύκολη δουλειά, όμως. Ένας πύραυλος ιόντων που λειτουργεί με δυνατότητα μεταφοράς ανθρώπου μπορεί να μην υπάρχει μέχρι τη δεκαετία του 2050 ή αργότερα.

Ωστόσο, ένας κινητήρας ιόντων θα μπορούσε να είναι ιδανικός για να φτάσει τους ανθρώπους στους πλανήτες Jovian. Θα παρείχε συνεχή ώθηση, οδηγώντας σε μεγαλύτερη επιτάχυνση που θα μείωνε τη διάρκεια του ταξιδιού σε ένα πιο διαχειρίσιμο μήκος.

Πυρηνική πρόωση

Η πυρηνική πρόωση είναι μια άλλη τεχνολογία πρόωσης επόμενης γενιάς στον ορίζοντα. Η NASA εξετάζει ακόμη και την πυρηνική πρόωση για πυραύλους για να φτάσουν στον Άρη. Αυτοί οι πύραυλοι είναι δύο φορές πιο αποτελεσματικοί από τους χημικούς πύραυλους. Οι πυρηνικοί πύραυλοι χρησιμοποιούν υγρό προωθητικό, το οποίο θερμαίνεται σε αέριο και επιταχύνεται έξω από τον προωθητή του πυραύλου.

Ενώ η πυρηνική πρόωση είναι πολλά υποσχόμενη, μπορεί να μην είναι ιδανική για ταξίδια στους πλανήτες Jovian. Το κύριο πρόβλημα με τους πυρηνικούς πυραύλους είναι η ασφάλεια. Εάν κάτι πάει στραβά, υπάρχει πιθανότητα ο πυρηνικός κινητήρας να προκαλέσει μια τεράστια έκρηξη. Το πλήρωμα θα πήγαινε ουσιαστικά στους πλανήτες Jovian με μια ατομική βόμβα, ελπίζοντας ότι δεν εκραγεί πριν επιστρέψουν στο σπίτι.

Η πυρηνική πρόωση θα μπορούσε να είναι ακόμα ένα βιώσιμο σύστημα πρόωσης μια μέρα. Θα απαιτήσει απλώς εκτεταμένες, προσεκτικές δοκιμές, οι οποίες είναι πιθανό να επιβραδύνουν σημαντικά την ανάπτυξη. Έτσι, οι κινητήρες ιόντων πιθανότατα θα είναι ο τρόπος με τον οποίο οι αστροναύτες θα φτάσουν για πρώτη φορά στην Ευρώπη ή τον Τιτάνα.

Επιβίωση στα φεγγάρια των πλανητών Jovian

Μόλις οι εξερευνητές φτάσουν στους πλανήτες Jovian, θα χρειαστεί να επιβιώσουν στις σκληρές συνθήκες τόσο στην Ευρώπη όσο και στον Τιτάνα. Ακολουθεί μια ματιά στο πώς θα μπορούσαν να λειτουργήσουν και οι δύο αποστολές.

Ατλαντίδα στην Ευρώπη

Η Ευρώπη είναι ένας κόσμος με προκλήσεις για εξερεύνηση. Η επιφάνεια του φεγγαριού είναι συμπαγής και πιθανότατα αποτελείται από πάγο νερού, αλλά επίσης βομβαρδίζεται συνεχώς με τεράστιες ποσότητες ακτινοβολίας. Στην πραγματικότητα, μια μέρα στην επιφάνεια της Ευρώπης πιθανότατα θα οδηγήσει σε θάνατο από δηλητηρίαση από ακτινοβολία μέσα σε ένα μήνα. Οι μηχανικοί έπρεπε μάλιστα να σχεδιάσουν ένα ειδικό είδος κεραίας ικανής να αντέχει στις σκληρές συνθήκες στην παγωμένη επιφάνεια της Ευρώπης.

Έτσι, μια επιφανειακή αποστολή στην Ευρώπη μπορεί να μην είναι καλή ιδέα. Ο βιότοπος και οι διαστημικές στολές θα χρειάζονταν όλα έντονη θωράκιση από την ακτινοβολία για την προστασία των αστροναυτών. Ωστόσο, στο μακρινό μέλλον, μπορεί να είναι μια άλλη επιλογή – υποβρύχια ενδιαιτήματα. Το παγωμένο κέλυφος της Ευρώπης είναι τόσο παχύ που οι επιστήμονες προβλέπουν ότι θα μπορούσε να θωρακίσει πλήρως τον ωκεανό κάτω από την επιφανειακή ακτινοβολία.

Αυτά είναι σπουδαία νέα για τους ωκεανούς της Ευρώπης καθώς και για τους ανθρώπινους εξερευνητές. Εάν οι μηχανικοί μπορούσαν να δημιουργήσουν ένα αρκετά μεγάλο τρυπάνι, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία μιας σήραγγας μέσω του κελύφους της Ευρώπης μέχρι τον σκοτεινό ωκεανό από κάτω. Εδώ, θα μπορούσαν ενδεχομένως να κατασκευαστούν υποθαλάσσιοι βιότοποι, επιτρέποντας στους αστροναύτες να ζουν με ασφάλεια κάτω από το νερό ενώ μελετούν τον ωκεανό της Ευρώπης. Αυτό που ανακαλύπτουν εκεί θα μπορούσε να αλλάξει την επιστήμη και την ιστορία για πάντα.

Η ζωή στην Ευρώπη

Οι επιστήμονες θεωρούν ότι οι αεραγωγοί από τον πυρήνα της Ευρώπης θα μπορούσαν να παρέχουν θερμότητα και θρεπτικά συστατικά στον σκοτεινό ωκεανό του φεγγαριού, συμπεριλαμβανομένων των συστατικών που χρειάζονται για τη ζωή. Το παγωμένο κέλυφος θα ήταν δύσκολο για τους εξερευνητές να το περάσουν, αλλά παρέχει προστασία από την τεράστια ακτινοβολία που χτυπά την Ευρώπη όλο το εικοσιτετράωρο. Η ζωή στην Ευρώπη, εάν υπάρχει, θα μπορούσε να είναι απλώς μικροβιακή ή θα μπορούσε ενδεχομένως να μοιάζει με ζωή στα πιο σκοτεινά βάθη των ωκεανών της Γης.

Γη υδρογονανθράκων στον Τιτάνα

Μια αποστολή στον Τιτάνα θα ήταν λίγο λιγότερο περίπλοκη από μια αποστολή στην Ευρώπη, καθώς δεν υπάρχει πάγος ή ωκεανός για να εργαστείτε. Ο Τιτάνας έχει μια βραχώδη επιφάνεια που μοιάζει με τον Άρη, μόνο που η ατμόσφαιρα είναι πολύ πιο παχιά. Γνωρίζουμε λίγα περισσότερα για τον Τιτάνα ήδη χάρη στην αποστολή Cassini-Huygens, η οποία προσγείωσε έναν ανιχνευτή στην επιφάνεια του Τιτάνα και μάλιστα απαθανάτισε φωτογραφίες πριν βγει εκτός σύνδεσης.

Η πυκνή ατμόσφαιρα του Τιτάνα παρέχει κάποια κρίσιμη προστασία για όλους τους αστροναύτες που εξερευνούν την επιφάνεια. Η θωράκιση από την ακτινοβολία είναι πάντα μια καλή ιδέα, αλλά οι εξερευνητές του Τιτάνα δεν θα χρειάζονταν σχεδόν τόσο πολύ όσο αυτοί στην Ευρώπη. Λόγω της πυκνής ατμόσφαιρας, οι αστροναύτες δεν θα χρειαζόταν επίσης να πιέσουν τις επιφανειακές στολές τους στον Τιτάνα. Ωστόσο, θα χρειάζονταν ακόμα σφραγισμένες στολές με παροχή οξυγόνου. Ο αέρας στον Τιτάνα δεν αναπνέει και οι επιφανειακές θερμοκρασίες μπορεί να φτάσουν έως και τους -290 βαθμούς Φαρενάιτ.

Η βαρύτητα του Τιτάνα είναι περίπου 50% μεγαλύτερη από τη βαρύτητα της Γης, κάτι που θα μπορούσε να προκαλέσει προβλήματα υγείας σε οποιονδήποτε στην επιφάνεια μακροπρόθεσμα. Ένας τρόπος με τον οποίο οι αστροναύτες θα μπορούσαν να μετριάσουν αυτόν τον κίνδυνο θα ήταν να κάνουν αλλαγές στην επιφάνεια για μερικές ημέρες ή εβδομάδες κάθε φορά. Ένα επαναχρησιμοποιήσιμο επιφανειακό προσεδάφιο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη μεταφορά αστροναυτών μεταξύ της επιφάνειας και μιας βάσης σε τροχιά γύρω από τον Τιτάνα.

Η ζωή στον Τιτάνα

Οι επιστήμονες δεν έχουν βρει μέχρι στιγμής στοιχεία για ζωή στον Τιτάνα, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι είναι αδύνατο να υπάρχει ζωή εκεί. Οι αστροβιολόγοι πιστεύουν ότι υπάρχει πιθανότητα η ζωή να εξελιχθεί με βάση τις ενώσεις υδρογονανθράκων, χρησιμοποιώντας διαφορετική χημεία από αυτή που βασίζεται η ζωή στη Γη. Δεν μπορούμε να πούμε πώς μπορεί να είναι οι μορφές ζωής που βασίζονται σε υδρογονάνθρακες, αλλά σίγουρα θα ήταν μια συναρπαστική ερευνητική περιοχή για τους αστροναύτες που επισκέπτονται τον Τιτάνα.

Εξερευνώντας τους Πλανήτες του Jovian

Οι Jovian πλανήτες φιλοξενούν πάνω από εκατό φεγγάρια, μερικά από τα οποία θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν ακόμη και εξωγήινη ζωή. Μια μέρα, οι άνθρωποι είναι σίγουρο ότι θα επισκεφθούν επιτέλους την Ευρώπη, τον Τιτάνα και τα άλλα φεγγάρια του ηλιακού συστήματος. Ωστόσο, θα χρειαστούν επιτεύγματα μηχανικής και εφευρετικότητας για να πραγματοποιηθεί. Όταν συμβεί αυτό, οι άνθρωποι εξερευνητές θα μπορούσαν να βρουν νέα σπίτια για την ανθρωπότητα στο ηλιακό σύστημα και ίσως ακόμη και τα πρώτα σημάδια ζωής μακριά από τη Γη.