Het jaar 2029 is perfect voor een missie naar Sedna

Object 90377 Sedna - een ver afgelegen trans-Neptuniaans object dat het best bekend staat om zijn zeer elliptische, 11.390 jaar lange omloopbaan - is momenteel op weg naar het perihelium (de dichtste nadering tot de zon) in 2076.

Daarna zal Sedna weer de diepe ruimte in slingeren en millennia lang niet meer terugkomen, waardoor deze flyby een once-in-a-lifetime (nu ja, eens in de ongeveer 113 levens) kans is om een ​​object te bestuderen uit de verre uithoeken van ons zonnestelsel. Er zijn nog geen missies naar Sedna in de maak, maar astronomen beginnen plannen te maken voor de mogelijkheid, en de ideale lanceringsdatum voor een dergelijke missie nadert snel, met twee van de beste lanceringsvensters in 2029 en 2034.

Bij de foto: Een artistieke weergave van Sedna. Afbeelding: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech).

Sedna werd in 2003 ontdekt door Caltech-astronoom Mike Brown en zijn team, en was een van een reeks potentiële dwergplaneten (naast lichamen van vergelijkbare grootte zoals Haumea, Makemake en Eris) wiens ontdekking leidde tot de degradatie van Pluto tot dwergplaneet in 2006. Inzoverre dat we kunnen zien vanop een dergelijke afstand, is dat Sedna ongeveer even groot is als Ceres, het grootste object in de planetoïdengordel, maar de samenstelling en oorsprong zijn heel anders. De chemische samenstelling suggereert dat het bedekt kan zijn met diep roodachtige organische verbindingen die bekend staan ​​​​als tholines, hetzelfde materiaal dat te zien is op Pluto en andere objecten in de Kuipergordel. In tegenstelling tot Pluto is het meestal te koud voor het op het oppervlak overvloedig aanwezige methaan om er te verdampen en terug te vallen als sneeuw, hoewel Sedna kortstondig een stikstofatmosfeer kan krijgen als het de zon nadert.

Wat Sedna echt onderscheidt van de andere bekende kandidaten voor dwergplaneten, is zijn enorme baan, die hem naar de binnenrand van de Oortwolk voert, het meest afgelegen gebied van het zonnestelsel, waar langperiodieke kometen op de loer liggen. Er zijn verschillende concurrerende theorieën om te verklaren hoe Sedna in deze positie is beland. Misschien wel de meest spraakmakende theorie is de mogelijkheid dat een nog onbekende negende planeet, misschien tien keer zo groot als de aarde, de baan van Sedna heeft verstoord en deze en verschillende andere objecten in zeer langwerpige banen heeft weggeslingerd. Een bezoek aan Sedna zal dit specifieke mysterie waarschijnlijk niet oplossen, maar het zal ons veel vertellen over de samenstelling van deze extreem verre trans-Neptuniaanse objecten.

Bij de foto: De baan van dwergplaneet kandidaat 90377 Sedna (rood) vergeleken met Jupiter (oranje), Saturnus (geel), Uranus (groen), Neptunus (blauw) en Pluto (paars). Afbeelding: Szczureq/kheider/NASA (Wikimedia Commons).

Sedna bereiken met een ruimtevaartuig zal geen eenvoudige taak zijn. Zelfs bij zijn dichtste nadering zal Sedna slechts ongeveer 76 AU (°) van de zon komen. Ter vergelijking: Neptunus is ongeveer 30 AU, en de Voyager-missies, gelanceerd in 1977, passeren nu respectievelijk 150 AU en 125 AU. Dat betekent dat de tijd om te lanceren eerder nu dan later is.

Bij het plannen van een missie naar Sedna zijn de Voyager-ruimtevaartuigen geen slechte plekken om inspiratie op te doen. Zij maakten gebruik van een gelukkige samenstand van planeten om een grote rondreis door het buitenste zonnestelsel te maken, waarbij zij energie van Jupiter stalen om snelheid te winnen om hun verder weg gelegen doelen te bereiken. Soortgelijke zwaartekrachthulpmiddelen zijn nodig om de reis naar Sedna beheersbaar te maken. Een team van wetenschappers onder leiding van Vladislav Zubko van het Space Research Institute van de Russische Academie van Wetenschappen heeft onlangs een reeks mogelijke trajecten naar Sedna gemodelleerd, waarbij een lanceringsdatum in 2029 de meest haalbare optie was.

Het traject van 2029, zo bepaalden ze, zou het ruimtevaartuig eerst naar Venus brengen en vervolgens terug naar de aarde (tweemaal), voordat het Jupiter zou passeren op weg naar Sedna, met vluchttijden van slechts 20 jaar. Meer optimaal is de route van 30 jaar. De langere vliegtijd is een gevolg van een wat verdere passage boven Jupiter waardoor de sonde minder blootgesteld wordt aan de schadelijke straling van de gasreus.

Een dertigjarig vluchtplan zou ook betekenen dat de tocht naar Sedna langzamer verloopt, waardoor er meer tijd is om gegevens over het object te verzamelen. Het kiezen van deze optie zou het ruimtevaartuig een relatieve snelheid geven van 13,70 km/s bij het passeren van Sedna, vergelijkbaar met de snelheid waarmee New Horizons Pluto naderde in 2015.

Bij de foto: 90377 Sedna zoals gezien door de Hubble Space Telescope in 2004. Foto: NASA.

Als bonus zou dit traject het ruimtevaartuig ook langs een planetode met een diameter van 145 km genaamd Massalia (**) voeren, waardoor het team een ​​extra wetenschappelijk doelwit heeft om te bestuderen, evenals een kans om de systemen van het ruimtevaartuig te testen.

Een tweede traject dat door het team wordt voorgesteld, zou bestaan ​​uit een lancering in 2034 en zou een vergelijkbare extra vlucht opleveren, dit keer van de metalen asteroïde Psyche (***).

Op dit moment is het onduidelijk of een missie naar Sedna het lanceerplatform daadwerkelijk zal halen met alle concurrerende opties die beschikbaar zijn voor missieplanners in het komende decennium, maar aangezien het onze enige kans is in de komende 11.000 jaar, zal het idee zeker de nodige aandacht krijgen.

Auteur: Jan Vyvey
Referentie: V.A. Zubko, et al. "Analyse van missiemogelijkheden naar Sedna in 2029-2034". Vooruitgang in Space Research 68,7 (2021): blz. 2752-2775. [arXiv e-print]
Bron: Universe Today, door Dr. Scott Alan Johnston.

(*) AU = Astronomical Unit (Astronomische Eenheid). 1 AU is gelijk aan de gemiddelde afstand van de aarde tot de zon en gelijk aan 149.597.870,7 km
(**) https://nl.wikipedia.org/wiki/Massalia
(***) https://nl.wikipedia.org/wiki/Psyche