In een recent onderzoek dat is ingediend bij Earth and Planetary Astrophysics , bespreekt een internationaal team van onderzoekers de verschillende opties voor missieontwerp om een ​​hypothetische planeet 9 te bereiken, ook bekend als "Planet X", waarvan de modernste modellen momenteel schatten dat ze een semi-hoofdas van ongeveer 400 astronomische eenheden bezitten (AU). De onderzoekers stellen dat het sturen van een ruimtevaartuig naar Planeet 9 wetenschappelijke voordelen zou kunnen opleveren, net zoals toen NASA's New Horizons-ruimtevaartuig Pluto in 2015 bezocht. Maar bestaat Planeet 9 echt?

"Het is moeilijk om een ​​specifiek cijfer op het betrouwbaarheidsniveau te geven, omdat er nog zoveel onzekerheden zijn", zegt Dr. Manavsi Lingam, een assistent-professor aan het Florida Institute of Technology, en co-auteur van het onderzoek. "Voorlopig zou ik zeggen dat het waarschijnlijk lijkt dat er een ongebruikelijke clustering van extreme trans-Neptuniaanse objecten is. We weten niet wat deze clustering veroorzaakt, maar Planeet 9 lijkt een veelbelovende kandidaat te zijn."

Voordat NASA's New Horizons in 2015 bij Pluto arriveerde, waren de enige beelden die wetenschappers van Pluto hadden wazige foto's van op aarde gebaseerde telescopen, en zelfs de Hubble-ruimtetelescoop kon niets beters krijgen. De wetenschap over Pluto was even karig, omdat we een schatting hadden voor zijn massa, maar omdat we oppervlaktekenmerken niet konden onderscheiden, wisten we heel weinig over zijn atmosfeer, geologische diversiteit en interieur. Zoals de onderzoekers aangeven, overtrof de "rijkdom aan nieuwe gegevens" van New Horizons de oude, maar zouden we net zo verrast kunnen zijn met Planet 9-gegevens als een ruimtevaartuig daar zou bezoeken?

"Het is zeer waarschijnlijk", zegt Dr. Andrew Hein, een Associate Professor/Chief Scientist aan de Universiteit van Luxemburg, en een co-auteur van het onderzoek. "Zelfs de beste telescopen zijn enorm inferieur aan close-upwaarnemingen van een sonde die langs een hemellichaam vliegt. Dit geldt nog meer voor lichamen die ver weg en zwak zijn, wat het geval is voor planeet 9. De reden hiervoor is de natuurkunde. hoe zwakker een object, hoe groter je telescoop moet zijn om meer licht van dat object op te vangen en hoe langer je moet observeren. Hoe verder weg het object, hoe meer licht je moet verzamelen en hoe groter de telescoop moet zijn."

Om naar Planet 9 te komen, stellen de onderzoekers verschillende missieontwerpen voor. Deze omvatten Jupiter-zwaartekrachthulp, waarbij de zwaartekracht van Jupiter of de zon wordt gebruikt om het ruimtevaartuig te versnellen, chemische raketten, nucleaire voortstuwing en laserzeilen. Met uitzondering van laserzeilen, varieerde de tijd die elke methode nodig had om Planeet 9 te bereiken van iets minder dan 40 jaar tot 100 jaar. Met laserzeilen schatten de onderzoekers dat een ruimtevaartuig Planeet 9 binnen 6,5-7 jaar zou kunnen bereiken. Maar welke stappen worden er ondernomen om deze technologie te realiseren?

"Laserzeiltechnologie wordt momenteel nagestreefd door Breakthrough Starshot, een project waar ik deel van uitmaak en dat de technologie de afgelopen 6 jaar aanzienlijk heeft verbeterd, inclusief laboratoriumprototypes", aldus Hein. "Hoewel vliegtechnologie voorlopig conceptueel is, bestaan ​​​​sommige technologische bouwstenen al in het laboratorium. Het doel van het project is om een ​​laserzeil naar een andere ster te lanceren, maar een kleinschalige versie zou haalbaar moeten zijn om binnen de komende 10 te worden ontwikkeld. 15 jaar of zo met een budget van minder dan dat voor een traditionele ruimtesonde (enkele honderden miljoenen dollars). Deze kleinschalige versie zou kunnen worden gebruikt om Planet 9 binnen een paar jaar te bereiken, eenmaal ontwikkeld. Maar zodra de laser beamer is ontwikkeld, zouden dergelijke sondes wekelijks kunnen worden gelanceerd tegen honderden malen goedkopere kosten dan huidige sondes."

Voorlopig blijft planeet 9 puur een verondersteld lid van ons enorme en illustere zonnestelsel, maar zou de enorme tijd die het kost om daar te komen met behulp van conventionele methoden, ons ervan weerhouden dit mysterieuze object zo ver van de zon te bezoeken?

"Hoewel we vinden dat minimale missietijden van 40-50 jaar nodig zijn (behalve voor lichte zeilen), zou deze lange vliegtijd ons niet moeten afschrikken", zei Lingam. "De Voyager-ruimtevaartuigen zijn ongeveer even lang functioneel geweest en blijven een schat aan gegevens leveren. Een vermeende missie naar Planeet 9 (als die zou bestaan) zou niet alleen een revolutie teweegbrengen in ons begrip van het buitenste zonnestelsel, maar het kan ons ook in staat stellen om onderweg andere doelen te bestuderen - sommige van de manoeuvres brengen ons bijvoorbeeld dicht bij Jupiter en de zon, wat aangeeft dat deze werelden ook kunnen worden onderzocht." + Verder verkennen

Kleine sondes kunnen naar buitenplaneten varen met behulp van lasers met laag vermogen