Exploración de Neptuno

Panorama de la exploración de Neptuno
Fotografía de Neptuno en color real tomada por la Voyager 2 en 1989. [a] El polo sur de Neptuno está ligeramente por encima de la parte inferior de la imagen.

Neptuno fue explorado directamente por una sonda espacial , la Voyager 2 , en 1989. A fecha de 2024 [actualizar], no hay ninguna misión futura confirmada para visitar el sistema neptuniano, aunque se ha planificado una misión china tentativa para su lanzamiento en 2024. [1] La NASA , la ESA y grupos académicos independientes han propuesto futuras misiones científicas para visitar Neptuno. Algunos planes de misión siguen activos, mientras que otros han sido abandonados o suspendidos. [ cita requerida ]

Desde mediados de la década de 1990, Neptuno se ha estudiado a distancia con telescopios, incluido el telescopio espacial Hubble y el telescopio terrestre Keck, que utilizan óptica adaptativa . [2]

Viajero 2

Imagen de Tritón tomada por la Voyager 2

Después de que la Voyager 2 visitara Saturno con éxito, se decidió financiar más misiones a Urano y Neptuno . Estas misiones fueron realizadas por el Laboratorio de Propulsión a Chorro , y la misión neptuniana se denominó "Misión interestelar Voyager Neptuno". La Voyager 2 comenzó a tomar imágenes de navegación de Neptuno en mayo de 1988. [3] La fase de observación de Neptuno de la Voyager 2 comenzó el 5 de junio de 1989, la nave espacial llegó oficialmente al sistema neptuniano el 25 de agosto y la recopilación de datos cesó el 2 de octubre. [4] Inicialmente, se planeó utilizar una trayectoria que hiciera que la Voyager 2 pasara a unos 1.300 km (810 mi) de Neptuno y a 8.200 km (5.100 mi) de Tritón. [5] La necesidad de evitar el material de los anillos detectado por ocultaciones estelares impulsó a abandonar esta trayectoria y se trazó una trayectoria que evitaba en gran medida los anillos pero que daba como resultado sobrevuelos más distantes de ambos objetivos. [5]

Nave espacial Voyager 2

El 25 de agosto, en el último encuentro planetario de la Voyager 2 , la nave espacial pasó a solo 4.950 km (3.080 mi) sobre el polo norte de Neptuno, la aproximación más cercana que había hecho a cualquier cuerpo desde que salió de la Tierra en 1977. En ese momento, Neptuno era el cuerpo más lejano conocido en el Sistema Solar. No sería hasta 1999 que Plutón se alejaría más del Sol en su trayectoria. La Voyager 2 estudió la atmósfera de Neptuno , los anillos de Neptuno , su magnetosfera y las lunas de Neptuno . [6] El sistema neptuniano había sido estudiado científicamente durante muchos años con telescopios y métodos indirectos, pero la inspección minuciosa de la sonda Voyager 2 resolvió muchos problemas [ ejemplo necesario ] y reveló una gran cantidad de información que no podría haberse obtenido de otra manera. [ ejemplo necesario ] Los datos de la Voyager 2 siguen siendo los mejores datos disponibles sobre este planeta en la mayoría de los casos. [ cita requerida ]

La misión de exploración reveló que la atmósfera de Neptuno es muy dinámica, a pesar de que recibe solo el tres por ciento de la luz solar que recibe Júpiter . Se descubrió que los vientos en Neptuno eran los más fuertes del Sistema Solar, hasta tres veces más fuertes que los de Júpiter y nueve veces más fuertes que los vientos más fuertes de la Tierra. La mayoría de los vientos soplaban hacia el oeste, en sentido opuesto a la rotación del planeta. Se descubrieron capas de nubes separadas, con sistemas de nubes que emergían y se disolvían en cuestión de horas y tormentas gigantes que rodeaban todo el planeta en un plazo de dieciséis a dieciocho horas en las capas superiores. La Voyager 2 descubrió un anticiclón llamado Gran Mancha Oscura , similar a la Gran Mancha Roja de Júpiter . Sin embargo, las imágenes tomadas por el telescopio espacial Hubble en 1994 revelaron que la Gran Mancha Oscura había desaparecido. [7] También se vio en la atmósfera superior de Neptuno una mancha en forma de almendra designada D2 y una nube brillante que se movía rápidamente muy por encima de las capas de nubes llamada "Scooter". [4] [8]

Imagen de Proteus tomada por la Voyager 2

El paso por el sistema neptuniano proporcionó la primera medición precisa de la masa de Neptuno, que resultó ser un 0,5 por ciento menor que la calculada anteriormente. La nueva cifra desmintió la hipótesis de que un Planeta X aún no descubierto actuara sobre las órbitas de Neptuno y Urano. [9] [10]

Se descubrió que el campo magnético de Neptuno estaba muy inclinado y en gran parte desfasado del centro del planeta. La sonda descubrió auroras mucho más débiles que las de la Tierra o de otros planetas. Los instrumentos de radio a bordo descubrieron que el día de Neptuno dura 16 horas y 6,7 minutos. Los anillos de Neptuno habían sido observados desde la Tierra muchos años antes de la visita de la Voyager 2 , pero la inspección minuciosa reveló que los sistemas de anillos eran de círculo completo e intactos, y se contaron un total de cuatro anillos. [4]

La Voyager 2 descubrió seis nuevas lunas pequeñas que orbitan el plano ecuatorial de Neptuno, llamadas Náyade , Talassa , Despina , Galatea , Larisa y Proteo . Tres de las lunas de Neptuno (Proteo, Nereida y Tritón ) fueron fotografiadas en detalle, de las cuales solo las dos últimas se conocían antes de la visita. Proteo resultó ser un elipsoide , tan grande como la gravedad permite que un cuerpo elipsoide llegue a ser sin redondearse en una esfera , y parecía casi tan oscuro como el hollín en color. Se reveló que Tritón tuvo un pasado notablemente activo, con géiseres activos , casquetes polares y una atmósfera muy delgada caracterizada por nubes de lo que se cree que son partículas de hielo de nitrógeno . Con solo 38 K (−235,2 °C), es el cuerpo planetario más frío conocido en el Sistema Solar. El acercamiento más cercano a Tritón, el último mundo sólido que la Voyager 2 exploraría cerca, fue de unos 40.000 kilómetros (25.000 millas). [4]

Se puede encontrar una lista de misiones anteriores y futuras al Sistema Solar exterior en el artículo Lista de misiones a los planetas exteriores .

Posibles misiones futuras

A fecha de febrero de 2024 [actualizar], no hay ninguna misión futura aprobada para visitar el sistema neptuniano. La NASA , la ESA y grupos académicos independientes han propuesto y desarrollado misiones conceptuales para visitar Neptuno.

Después del sobrevuelo de la Voyager , el siguiente paso de la NASA en la exploración científica del sistema de Neptuno se consideró una misión orbital insignia . [11] Se imaginó que una misión hipotética de este tipo sería posible a fines de la década de 2020 o principios de la de 2030. [11] Otra misión conceptual propuesta para la década de 2040 se llama Neptune-Triton Explorer (NTE). [12] La NASA ha investigado varias otras opciones de proyectos tanto para misiones de sobrevuelo como para misiones orbitales (de diseño similar a la misión Cassini-Huygens a Saturno). Estas misiones a menudo se denominan colectivamente misiones "RMA Neptune-Triton-KBO", que también incluyen misiones orbitales que no visitarían objetos del cinturón de Kuiper (KBO). Debido a restricciones presupuestarias, consideraciones tecnológicas, prioridades científicas y otros factores, ninguna de estas ha sido aprobada. [13]

Se han desarrollado varios conceptos de misión para visitar el sistema Neptuno, entre ellos:

Sonda/MisiónAgenciaTipoDescripciónEstadoNotas
PHI-2CNSAsobrevueloUn par de sondas de la CNSA diseñadas para explorar la heliosfera. La segunda pasaría por Neptuno en 2038 a una distancia de 1.000 km y dejaría caer una sonda atmosférica en camino hacia la cola de la heliosfera.planificado[14]
FreyaESA / NASAorbitadorEl objetivo principal sería mapear los campos gravitacionales en el espacio profundo, incluido el Sistema Solar Exterior (hasta 50 UA ).propuesto[15] [16]
Sistema de código abiertoESA / NASAsobrevuelopropuesto[17]
Tolva TritónNASA"Tolva" propulsada por cohetesUn estudio del NIAC sobre una misión a Neptuno con el objetivo de aterrizar y volar de un sitio a otro en la luna Tritón de Neptuno .propuesto[18]
TridenteNASAsobrevueloFinalista del programa Discovery , realizaría un único sobrevuelo de Neptuno en 2038 y estudiaría de cerca su luna más grande, Tritón. [19] En junio de 2021, la NASA se negó a financiar Trident , seleccionando en su lugar DAVINCI y VERITAS como las misiones Discovery número 15 y 16.propuesto[20]
La odisea de NeptunoNASAsonda orbital/atmosféricaConcepto de misión para un orbitador y una sonda atmosférica en Neptuno que la NASA está estudiando como una posible gran misión científica estratégica (LSSM) que se lanzaría en 2033 y llegaría a Neptuno en 2049.propuesto[21]
Tritón Ocean Worlds Surveyor (Surveyor de mundos oceánicos de Tritón)NASAorbitadorUna versión a menor escala de Neptune Odyssey sin la sonda atmosférica. Se lanzará en 2031 y llegará en 2047. Se basaría en el programa New Frontiers, de menor costo, en lugar de en la clase LSSM.propuesto[22]
Arcanoorbitador/módulo de aterrizajeUna misión que orbita alrededor de Neptuno que incluye Somerville (llamada así por Mary Somerville ) y un módulo de aterrizaje Triton Bingham (llamado así por Hiram Bingham III ), con un propósito inusual adicional para Somerville , actuar como un telescopio espacial en apoposeideum . Un propósito secundario es probar la tecnología detrás de los vehículos de lanzamiento de carga superpesada más nuevos , principalmente la nave espacial Starship de SpaceX .propuesto[23]
ArgoNASAsobrevueloUn concepto de misión cancelada en el programa Nuevas Fronteras , una misión de sobrevuelo para visitar Júpiter, Saturno, Neptuno (con Tritón) y el cinturón de Kuiper con lanzamiento en 2019.cancelado
Nuevos Horizontes 2NASAsobrevueloUn concepto de misión cancelada para una misión de sobrevuelo al sistema de Neptuno y al cinturón de Kuiper basada en la sonda espacial New Horizons .cancelado
NautiloNASAorbitadorUn orbitador Neptuno centrado en Tritón, preparado para el programa Nuevas Fronteras, con lanzamiento en agosto de 2042 e inserción orbital prevista para abril de 2057.propuesto[24] [25]
Tianwen-5CNSAorbitadorUn concepto a largo plazo en desarrollo, que potencialmente podría llegar en 2058.propuesto[26]

La trayectoria de menor energía para un lanzamiento desde la Tierra a Neptuno utiliza una asistencia gravitatoria de Júpiter , lo que abre una ventana de lanzamiento óptima con un intervalo de 12 años, cuando Júpiter está en una posición favorable en relación con la Tierra y Neptuno. Una ventana de lanzamiento óptima estuvo abierta para una misión de este tipo a Neptuno desde 2014 hasta 2019, y la próxima oportunidad se producirá a partir de 2031. [27] Estas restricciones se basan en el requisito de una asistencia gravitatoria de Júpiter. Con la nueva tecnología del Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS) en desarrollo en Boeing , las misiones al espacio profundo con cargas útiles más pesadas podrían ser impulsadas potencialmente a velocidades mucho mayores (200 UA en 15 años) y las misiones a los planetas exteriores podrían lanzarse independientemente de la asistencia gravitatoria. [28] [29]

Estudios científicos desde lejos

Los telescopios espaciales como el telescopio espacial Hubble han marcado el comienzo de una nueva era en la observación detallada de objetos tenues desde lejos, en todo el espectro electromagnético . Esto incluye objetos tenues en el sistema solar, como Neptuno. Desde 1997, la tecnología de óptica adaptativa también ha permitido realizar observaciones científicas detalladas de Neptuno y su atmósfera desde telescopios terrestres. Estas grabaciones de imágenes superan ahora con creces la capacidad del HST y, en algunos casos, incluso las imágenes de la Voyager, como las de Urano. [30] Sin embargo, las observaciones terrestres siempre están limitadas en su registro de ondas electromagnéticas de ciertas longitudes de onda, debido a la inevitable absorción atmosférica , en particular de ondas de alta energía. [31] [32]

Véase también

Notas

  1. ^ Basado en Irwin, Patrick GJ; Dobinson, Jack; James, Arjuna; Teanby, Nicholas A; Simon, Amy A; Fletcher, Leigh N; Roman, Michael T; Orton, Glenn S; Wong, Michael H; Toledo, Daniel; Pérez-Hoyos, Santiago; Beck, Julie (23 de diciembre de 2023). "Modelado del ciclo estacional del color y magnitud de Urano, y comparación con Neptuno". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 527 (4): 11521–11538. doi : 10.1093/mnras/stad3761 . hdl : 20.500.11850/657542 . ISSN  0035-8711.

Referencias

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  2. ^ de Pater, I; Gibbard, S.; Martin, S.; Marchis, F.; Roe, Henry G.; Macintosh, B (2003). "Observaciones de óptica adaptativa Keck del anillo y satélite de Neptuno Observaciones de óptica adaptativa Keck del anillo y sistema de satélites de Neptuno". Resúmenes de reuniones de la AAS/División de Ciencias Planetarias . 35 (Año 2002). Código Bibliográfico :2003DPS....35.2002D.
  3. ^ Ulivi, Paolo; Harland, David M (2007). Exploración robótica del sistema solar, parte I: La edad de oro 1957-1982 . Springer. pág. 426. ISBN 9780387493268.
  4. ^ abcd «Hoja informativa». JPL . Consultado el 3 de marzo de 2016 .
  5. ^ ab Ulivi, Paolo; Harland, David M (2007). Exploración robótica del sistema solar, parte I: La edad de oro 1957-1982 . Springer. págs. 424-425. ISBN 9780387493268.
  6. ^ Véase la página "Neptuno" del JPL.
  7. ^ "Hubble descubre una nueva mancha oscura en Neptuno". Hubblesite.org . NASA . 19 de abril de 1995 . Consultado el 4 de marzo de 2016 .
  8. ^ Ver "Neptuno: en profundidad" de la NASA.
  9. ^ Tom Standage (2000). El expediente Neptuno: una historia de rivalidad astronómica y los pioneros de la caza de planetas. Nueva York: Walker. pág. 188. ISBN 978-0-8027-1363-6 . 
  10. ^ Chris Gebhardt; Jeff Goldader (20 de agosto de 2011). "Treinta y cuatro años después del lanzamiento, la Voyager 2 continúa explorando". NASASpaceflight .
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  12. ^ "Exploración del Sistema Solar" (PDF) . Dirección de Misiones Científicas (NASA). Septiembre de 2006. Consultado el 5 de agosto de 2015 .
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Fuentes

  • Neptune Voyager 2 : la misión interestelar, Laboratorio de Propulsión a Chorro, Instituto Tecnológico de California
  • Neptuno: Planetas en profundidad, NASA
  • 25 años después de Neptuno: reflexiones sobre la Voyager Sitio web de la NASA sobre la Voyager
  • Imágenes de Neptuno y todos los satélites disponibles Fotodiario, JPL
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