Litli ljósdepillinn stækkar og tekur á sig æ skýrari mynd á kolsvörtum himni með fjarlægar stjörnur í baksýn. Eftir meira en níu ára ferðalag nálgast geimfarið New Horizons loksins áfangastað sinn: Plútó. Geimfarið þýtur fram hjá dvergplánetunni á nærri 50.000 kílómetra hraða og safnar margvíslegum gögnum um massa Plútós, stærð, hitastig og gufuhvolf – en tekur líka fjölmargar stórfenglegar myndir af dvergplánetunni og Karon, tungli hennar.
New Horizons fór fram hjá Plútó sumarið 2015 og þetta var fyrsti leiðangurinn í því verkefni sem NASA kallar „New Frontiers“.
Tilgangur verkefnisins er könnun sólkerfis okkar og hingað til hafa fjórir hópar vísindamanna verið valdir og þeim veitt fé til að gera alvöru úr hugmyndum sínum. Árið 2023 lagði NASA svo fram bráðabirgðalista yfir fimm mögulega áfangastaði fyrir fimmta leiðangurinn.
NASA hefur boðið vísindamönnum um allan heim að senda inn tillögur sínar um fyrirhugaðan leiðangur. Ætlunin er að krýna sigurvegara í þessari samkeppni árið 2026.
Sá hópur vísindamanna sem verður fyrir valinu fær hátt í milljarð dollara til að hefja hugmyndir sínar upp af teikniborðinu og gera þær að veruleika.
Sögulegir viðburðir
Upphafsmenn verkefnisins New Frontiers voru tveir af vísindamönnum NASA, Edward Weiler og Colleen Hartman. Þeim fannst þörf á sérstökum stuðningi við rannsóknir á sólkerfinu. Bandaríkjaþing samþykkti fjárveitingar árið 2002 og verkefninu var hrundið af stað árið eftir.
Tilgangur verkefnisins er að styðja við þær rannsóknir á sólkerfinu sem fjárhagslega teljast miðlungsdýrar en hafa mikið vísindagildi.
Þetta þýðir að leiðangrar þessa verkefnis verða dýrari en þeir sem falla undir svokallað „Discovery-verkefni“ en þau kosta um 700 milljónir dollara hvert. Á hinn bóginn eiga verkefnin að vera ódýrari en svonefnd „flaggskipsverkefni“ sem kosta um tvo milljarða. Einna þekktust slíkra verkefna eru geimsjónaukarnir tveir, Hubble og James Webb.
900 milljónir dollara. Það er fjárhagsrammi New Frontiers-verkefnisins.
NASA hefur lýst því yfir að fjárhagsrammi New Frontiers-verkefna skuli vera um 900 milljónir dollara en við það bætist kostnaður við geimskot sem oft nemur 100-200 milljónum dollara.
Fyrsta verkefni áætlunarinnar var einmitt New Horizons-leiðangurinn til Plútós.
Síðan hafa þrjú verkefni bæst við. Árið 2011 var Juno-geimfarinu skotið á loft og það hefur verið á braut um Júpíter árið 2016. OSIRIS-REx var skotið á loft 2016. Geimfarið fór til loftsteinsins Bennu og skilaði sýnum þaðan til jarðar 2023.
Fjórði New Frontiers-leiðangurinn er nú í undirbúningi en geimfarinu Dragonfly stendur til að skjóta á loft 2027 og senda áleiðis til Títans.
Sigurleiðangrar veittu einstæða þekkingu
Leiðangrar sem farnir hafa verið undir merkjum New Frontiers-verkefnis NASA hafa veitt vísindamönnum ómetanlega þekkingu á sólkerfinu – allt frá nálægum loftsteinum til fjarlægustu hnatta.
1. New Horizons fór mjög nálægt Plútó
Geimfarið New Horizons yfirgaf jörðina 2006 og náði til Plútós 2015. Tilgangur leiðangursins var m.a. að kortleggja yfirborðið, mæla hitastig, rannsaka gufuhvolfið, bæði á Plútó og stærsta tunglinu, Karon.
2. Júnó sýnir nýjar hliðar á Júpíter
Geimfarið Júnó fór héðan 2011 og kom til Júpíters 2016. Þetta er fyrsta geimfarið sem hefur farið yfir póla gasrisans. Það hefur leitt í ljós alveg nýjar hliðar á veðurfari og segulsviði plánetunnar.
3. OSIRIS REx tók sýni úr loftsteini
Árið 2016 var geimfarinu OSIRIS REx skotið á loft og áleiðis að loftsteininum Bennu. Árið 2020 tók geimfarið sýni af yfirborðinu og skilaði því til jarðar í september 2023. Skömmu síðar gátu menn tilkynnt að í sýninu væri vatn.
4. Dragonfly á að rannsaka Títan
Dragonfly verður skotið á loft 2027 og á að koma til Títans, stærsta tungls Satúrnusar 2034. Þar á geimfarið að losa dróna sem ætlað er að fljúga um þétt gufuhvolfið og taka sýni. Tilgangurinn er m.a. að rannsaka möguleika þess að líf geti þrifist.
Sigurleiðangrar veittu einstæða þekkingu
Leiðangrar sem farnir hafa verið undir merkjum New Frontiers-verkefnis NASA hafa veitt vísindamönnum ómetanlega þekkingu á sólkerfinu – allt frá nálægum loftsteinum til fjarlægustu hnatta.
1. New Horizons fór mjög nálægt Plútó
Geimfarið New Horizons yfirgaf jörðina 2006 og náði til Plútós 2015. Tilgangur leiðangursins var m.a. að kortleggja yfirborðið, mæla hitastig, rannsaka gufuhvolfið, bæði á Plútó og stærsta tunglinu, Karon.
2. Júnó sýnir nýjar hliðar á Júpíter
Geimfarið Júnó fór héðan 2011 og kom til Júpíters 2016. Þetta er fyrsta geimfarið sem hefur farið yfir póla gasrisans. Það hefur leitt í ljós alveg nýjar hliðar á veðurfari og segulsviði plánetunnar.
3. OSIRIS REx tók sýni úr loftsteini
Árið 2016 var geimfarinu OSIRIS REx skotið á loft og áleiðis að loftsteininum Bennu. Árið 2020 tók geimfarið sýni af yfirborðinu og skilaði því til jarðar í september 2023. Skömmu síðar gátu menn tilkynnt að í sýninu væri vatn.
4. Dragonfly á að rannsaka Títan
Dragonfly verður skotið á loft 2027 og á að koma til Títans, stærsta tungls Satúrnusar 2034. Þar á geimfarið að losa dróna sem ætlað er að fljúga um þétt gufuhvolfið og taka sýni. Tilgangurinn er m.a. að rannsaka möguleika þess að líf geti þrifist.
Að þeim leiðangri meðtöldum verður búið að rannsakað fjóra afar mismunandi staði í sólkerfinu: dvergplánetu, gasrisa, loftstein og eitt af stóru tunglunum. Og nú er spurningin: hver verður næsti áfangastaður New Frontiers-verkefnsisins?
Keppnin er hafin
Alls hefur NASA lagt fram óskalista með sex áfangastöðum og boðið vísindamönnum að senda inn hugmyndir um útfærslu.
Tvö verkefnin eru reyndar á sama hnetti, okkar eigin tungli. Annað felst í rannsóknum á innviðum tunglsins en hitt í rannsókn á stórum gíg á suðurpól þess.
Þriðji áfangastaðurinn er halastjarna, þótt enn sé óákveðið hver yrði fyrir valinu en ætlast verður til að geimfarið taki þar sýni og flytji til jarðar.
Hinir áfangastaðirnir þrír eru allir í ytri hluta sólkerfisins. Fyrst ber að telja Io, tungl Júpíters en þar þyrfti geimfarið að rannsaka eldvirkni. NASA-fólki er líka hugleikið að rannsaka gufuhvolf Satúrnusar. Síðast en ekki síst er það svo tungl Satúrnusar, Enceladus sem vekur mikinn áhuga. Undir gaddfreðinni íshellu leynist fljótandi haf og sumir vísindamenn eru þeirrar skoðunar að þar kunni að mega finna líf.
Vísindamenn um allan heim vinna nú hörðum höndum – og sumir komnir vel á veg – m.a. einmitt við að undirbúa leiðangur til ístunglsins Enceladusar.
Líf gæti leynst undir ísnum
Ef fyrirfram ætti að gera ráð fyrir að einhver þessara áfangastaða sé efst á óskalista NASA, má nokkuð hiklaust gera ráð fyrir að Enceladus tróni á toppnum. Staðan núna er nefnilega sú að víða um heim eru vísindamenn enn að finna nýjar upplýsingar í gögnum sem geimfarið Cassini skilaði af sér til jarðar á hringsóli sínu um Satúrnus og tungl hans á árunum 2004-2007.
Cassini gerði m.a. mælingar á þeim ísgosum sem teygja sig langt út í geiminn frá yfirborði Enceladusar og á grundvelli þeirra mælinga eru vísindamenn hvað eftir annað að greina margvísleg efni í ísflögunum – og þar með í rauninni efni í hafinu undir ísnum.
Flaggskipsleiðangur NASA, ferðalag Cassini-geimfarsins, hefur skilað mestum upplýsingum um Satúrnus – og um leið um ístunglið Enceladus.
Nú hafa greinst bæði þau frumefni og lífrænu sameindir sem lífinu eru nauðsynleg. Aðeins fosfór vantaði – þar til fjölþjóðlegur hópur vísindamanna lagði fram sannanir þess árið 2023 að þetta efni sé líka að finna á Enceladusi.
Þar með hafa bæði fljótandi vatn og öll nauðsynleg byggingarefni lífvera fundist á þessu tungli Satúrnusar.
⇒Á ístunglinu eru fjórar óleystar ráðgátur
Satúrnusartunglið Enceladus virðist afar öflugur valkostur meðal þeirra sex sem NASA hefur tilnefnt sem mögulegan fimmta leiðangur New Frontiers-verkefnisins. Þessi gaddfreðni hnöttur býður upp á fjórar ráðgátur – og meðal þeirra er spurningin um líf.
1. Hve djúpt er hafið undir íshellunni?
Stjörnufræðingar eru sammála um að undir ísnum leynist fljótandi haf en dýpið er fullkomlega óvíst. Sumir giska á 10 km en aðrir allt upp í 30 km. Höf jarðar eru að meðaltali aðeins 3,7 km djúp.
2. Hvernig helst vatnið fljótandi?
Aðdráttarafl Satúrnusar skapar núningshita sem á þátt í að halda vatninu fljótandi undir ísnum en mælingar benda til fleiri ástæðna, kannski sundrunar geislavirkra efna eða efnaviðbragða í kjarnanum.
3. Eru heitar uppsprettur á botninum?
Sumir vísindamenn álíta að vetni (H2) í hafinu á Enceladusi stafi frá heitum uppsprettum. Séu þar slíkar uppsprettur gætu þær skapað skilyrði fyrir örverur sem afli sér orku með samruna vetnis og koltvísýrings (CO2).
4. Er lífsmörk að finna í strókunum?
Ísflögur í strókunum sem þeytast upp frá Enceladusi, sýna að í hafinu undir ísnum sé að finna öll frumefni sem lífverur þarfnast. Geimfar getur fangað meira efni og ákvarðað möguleg ummerki lífs.
Af þeim sex áfangastöðum sem NASA hefur valið á óskalistann, er Enceladus sá eini þar sem líf gæti verið að finna. Það gæti reynst stór kostur, því tilgangur New Frontiers-verkefnisins er ekki aðeins að auka við vísindalega þekkingu, heldur líka að skila henni áfram til almennings og verða ungu fólki hvatning til að mennta sig á sviði tækni og vísinda. Leit að lífi er auðvitað afar áhugavert efni í því samhengi og vekur auðveldlega áhuga.
En verði fimmti leiðangurinn ekki farinn til Enceladusar má gera ráð fyrir að halastjarna sé líka ofarlega á óskalistanum. Árið 2019 stungu vísindamenn upp á halastjörnuleiðangri sem þeir nefndu CAESAR og sú hugmynd lenti í öðru sæti í samkeppninni um fjórða leiðangurinn. Það sýnir að slíkur leiðangur er ofarlega í hugum NASA-fólks. Það gæti þó allt eins orðið einn hinna fjögurra annarra mögulegra áfangastaða sem verður ofan á.
Árið 2014 lenti geimkanninn ESA Philae frá geimfarinu Rosetta á halastjörnunni 67P/Tjurjumov-Gerasimenko. Markmiðið var m.a. til að kanna hvort halastjarnan innihéldi flóknar líffræðilegar sameindir. Nýr halastjörnuleiðangur undir New Frontiers áætluninni mun hafa sama tilgang.
Það fer allt eftir því hvaða hugmyndir sleppa í gegnum þau nálaraugu sem raðað hefur verið á leiðina að takmarkinu.
Senn hefst valið
Fyrsta hindrunin á þeirri leið felst í 100 skilyrðum sem NASA hefur ákveðið að þurfi að uppfylla. Þær hugmyndir sem komast í gegnum þetta nálarauga verða metnar og yfirfarnar í smáatriðum af hópum sérfræðinga á viðkomandi sviði, svo sem stjörnufræðingum með sérþekkingu á tunglinu, Enceladusi eða öðrum áfangastöðum. Að þessu verki koma líka sérfræðingar í geimferðum og svo auðvitað líka hagfræðingar.
Þær tiltölulega fáu hugmyndir sem enn standa eftir, verða loks metnar af tveimur starfshópum sem skipaðir verða bæði fulltrúum NASA og bandarískra stjórnvalda. Annar starfshópurinn fær það verkefni að skipa hverri tillögu í einn af fjórum flokkum eftir því hve vel þær uppfylla skilyrði New Frontiers-verkefnisins, ásamt því hvernig meta má líkurnar til þess að þær muni heppnast. Hinn starfshópurinn velur loks hinn endanlega sigurvegara úr þeim hugmyndum sem hafna í fyrsta flokki.
En á meðan allt þetta er að gerjast og gerast halda fyrri leiðangrar verkefnisins áfram rannsóknum á sólkerfinu. OSIRIS REx hefur skilað sýnum úr loftsteini og Juno er enn á hringsóli við Júpíter.
100 skilyrði þurfa hugmyndir að uppfylla til að koma til álita fyrir leiðangur nr. 5 undir merkjum New Frontiers.
Enn utar í sólkerfinu er New Horizons-geimfarið í bókstaflegri merkingu að kanna allra ystu mörkin. Geimfarið er nú statt utarlega í Kuiperbeltinu, því mikla belti dvergreikistjarna og loftsteina sem myndar stóran hring í sólkerfinu, utan við braut Neptúnusar. Á þessum slóðum skyggnast stjörnufræðingar NASA nú um í leit að áhugaverðum himinhnöttum og þess er vænst að enn fáist viðbótarupplýsingar úr Kuiperbeltinu.
Ekki fyrr en Kuiperbeltið er að baki á New Horizons að snúa sér við og beina myndavélum sínum inn yfir sólkerfið. Þá vonast menn til að greina jörðina á myndum, skömmu áður en sólarljósið eyðileggur myndavélarnar og hið blinda geimfar heldur áfram för sinni út fyrir ystu mörk sólkerfisins og út í svartgeiminn sem teygir sig um óravíddir milli fjarlægra stjarna.
Ef allt gengur samkvæmt áætlun verður New Frontiers 5 líka leiðangur sem um fjöldamörg ókomin ár heldur áfram að senda ómetanlegar upplýsingar til jarðar – og mögulega koma jafnvel reyndustu vísindamönnum í opna skjöldu.
