Ett team från Southwest Research Institute som använder interna forskningsfonder har gjort flera upptäckter som utökar räckvidden och värdet av ett framtida Pluto orbiter-uppdrag. Genombrotten definierar en bränslebesparande orbitaltur och visar att en orbiter kan fortsätta utforskningen i Kuiperbältet efter att ha undersökt Pluto. Dessa och andra resultat från studien kommer att rapporteras denna vecka vid en workshop om framtida utforskning av Pluto och Kuiperbältet vid American Astronomical Society's Division for Planetary Sciences möte i Knoxville, Tennessee.

Biträdande vicepresident och planetforskaren Dr. Alan Stern leder SwRI-studien. Teamet upptäckte först hur många viktiga vetenskapliga mål kan uppnås med hjälp av gravitationshjälp från Plutos gigantiska satellit, Charon, snarare än drivmedel, låter omloppsbanan ändra sin bana upprepade gånger för att undersöka olika aspekter av Pluto, dess atmosfär, dess fem månar, och dess solvindinteraktioner i upp till flera år. Den andra bedriften visar att efter att ha slutfört sina vetenskapsmål vid Pluto, orbitern kan sedan använda Charons gravitation för att fly systemet utan att använda bränsle, slänger rymdfarkosten in i Kuiperbältet för att använda samma elektriska framdrivningssystem som den använde för att komma in i Plutos omloppsbana för att sedan utforska andra dvärgplaneter och mindre Kuiperbältkroppar.

"Det här är banbrytande, sade Stern. Tidigare, NASA och planetariska vetenskapssamfundet trodde att nästa steg i utforskningen av Kuiperbältet skulle vara att välja mellan att "gå djupt" i studiet av Pluto och dess månar eller "gå bredvid" genom att undersöka mindre Kuiperbält-objekt och en annan dvärgplanet för jämförelse med Pluto . Det planetariska vetenskapssamfundet diskuterade vilket som var rätt nästa steg. Våra studier visar att du kan göra båda i ett enda uppdrag:det är en game changer."

I teamet ingår också rymdfartsingenjör och uppdragsdesigner Dr Mark Tapley och planetforskaren Dr Amanda Zangari, samt projektledaren John Scherrer och mjukvaruledaren Tiffany Finley, allt från SwRI:s Space Science and Engineering Division.

Finley designade Pluto-omloppsrundturen runt dussintals Charons gravitationsmanövrar. "Den här turnén är långt ifrån optimerad, ändå är den kapabel att göra fem eller fler förbiflygningar av var och en av Plutos fyra små månar, samtidigt som man undersöker Plutos polar- och ekvatorialområden med hjälp av planändringar. Planen möjliggör också ett omfattande möte med Charon på nära håll innan han doppar ner i Plutos atmosfär för provtagning innan farkosten använder Charon en sista gång för att fly in i Kuiperbältet för nya uppdrag, " Hon sa.

Tapleys arbete visade att ett elektriskt framdrivningssystem som liknar det som används av NASA:s Dawn-uppdrag kan driva orbitern så att den kan flyga till andra kända Kuiperbält-objekt, inklusive någon av ett antal dvärgplaneter. "Faktiskt, vi fann att det till och med är möjligt att nå och sedan gå in i omloppsbana runt en andra dvärgplanet i Kuiperbältet efter att ha studerat Pluto!" sa Tapley.

Dessutom, Zangari ledde en separat studie som undersökte uppdrag till de 45 största Kuiperbältets objekt och dvärgplaneter, med uppskjutningar möjliga mellan 2025 och 2040. Hennes arbete beskrev möjliga uppdrag på 25 år eller mindre för att dvärgplaneterna Eris och Sedna via Jupiter-Neptunus swingbys, Quaoar, Makemake, Haumea via Jupiter-Saturnus swingbys, och Varuna efter en Jupiter-Uranus förbiflygning. Ett dokument som beskriver detta arbete har godkänts av Journal of Spacecraft and Rockets .

"Vem skulle ha trott att ett enda uppdrag som använder redan tillgängliga elektriska framdrivningsmotorer kunde göra allt detta?" sa Stern. "Nu när vårt team har visat att det planetariska vetenskapssamfundet inte behöver välja mellan en Pluto-bana eller förbiflygningar av andra kroppar i Kuiperbältet, men kan ha båda, Jag kallar detta kombinerade uppdrag "guldstandarden" för framtida utforskning av Pluto och Kuiperbältet."

Teamet kommer att tillbringa de närmaste månaderna med att publicera fler av sina fynd och bestämma de attribut för rymdfarkoster som behövs för att utföra "guldstandarden" Pluto orbiter-Kuiper Belt explorer uppdrag.