โปรแกรมทัวร์ใหญ่

โครงการ แกรนด์ทัวร์ (Grand Tour)เป็นโครงการของนาซาที่จะส่งยานสำรวจหุ่นยนต์สองกลุ่มไปยังดาวเคราะห์ทุกดวงในระบบสุริยะชั้นนอกโดยมีแผนจะใช้ยานอวกาศสี่ลำ สองลำแรกจะไปเยือนดาวพฤหัสบดีดาวเสาร์และดาวพลูโตส่วนอีกสองลำจะไปเยือนดาวพฤหัสบดีดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนแต่เนื่องจากค่าใช้จ่ายมหาศาลถึงประมาณ 1 พันล้านดอลลาร์ โครงการนี้ จึงถูกยกเลิกและแทนที่ด้วยโครงการมาริเนอร์ จูปิเตอร์-แซทเทิร์น (Mariner Jupiter-Saturn) ซึ่งต่อมากลายมาเป็นโครงการวอยเอเจอร์ (Voyager )

พื้นหลัง

แนวคิดของ Grand Tour เริ่มต้นขึ้นในปี 1964 เมื่อGary FlandroจากJet Propulsion Laboratory (JPL) สังเกตว่าการเรียงตัวของดาวพฤหัสบดีดาวเสาร์ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนที่จะเกิดขึ้นในปลายทศวรรษ 1970 จะทำให้ยานอวกาศลำเดียวสามารถเยี่ยมชมดาวเคราะห์ชั้นนอกทั้งหมดได้โดยใช้แรงโน้มถ่วงช่วยการเรียงตัวดังกล่าวเกิดขึ้นเพียงครั้งเดียวทุกๆ 175 ปี^{[ 1 ]}ในปี 1966 JPL ได้ส่งเสริมโครงการนี้ โดยระบุว่าจะช่วยให้สามารถสำรวจดาวเคราะห์ชั้นนอกทั้งหมดได้ในเวลาที่น้อยลงและด้วยงบประมาณที่น้อยกว่าการส่งยานสำรวจแต่ละลำไปยังดาวเคราะห์แต่ละดวง

ทัวร์ใหญ่

ในปี พ.ศ. 2512 NASA ได้ก่อตั้งกลุ่มทำงานดาวเคราะห์ชั้นนอก (Outer Planets Working Group) ซึ่งสนับสนุนแนวคิดของภารกิจสองภารกิจที่จะไปเยือนดาวเคราะห์สามดวงในแต่ละครั้ง (รวมถึงพลูโตซึ่งในขณะนั้นถือว่าเป็นดาวเคราะห์) ภารกิจเหล่านี้เรียกว่า Grand Tour ภารกิจหนึ่งจะปล่อยในปี พ.ศ. 2520 และไปเยือนดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และพลูโต ในขณะที่อีกภารกิจหนึ่งจะปล่อยในปี พ.ศ. 2522 และไปเยือนดาวพฤหัสบดี ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน ซึ่งจะช่วยลดระยะเวลาของภารกิจทั้งหมดเมื่อเทียบกับ Grand Tour เดียว จากกว่าสิบสามปีเหลือเพียงเจ็ดปีครึ่ง กลุ่มทำงานยังเรียกร้องให้มีการพัฒนายานอวกาศใหม่เพื่อดำเนินการภารกิจบินผ่าน^{[ 2 ]}^{: 256}ยานสำรวจเหล่านี้เรียกว่า Thermoelectric Outer Planets Spacecraft (TOPS) กำลังได้รับการออกแบบที่ JPL และมีอายุการใช้งานมากกว่าสิบปี

แผนดังกล่าวถูกกำหนดไว้ในรายงานโดยนักวิทยาศาสตร์ 23 คน ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันที่ 3 สิงหาคม พ.ศ. 2512 คณะทำงานวิจัยมีประธานร่วมคือเจมส์ เอ. แวน อัลเลนจากมหาวิทยาลัยไอโอวา และกอร์ดอน เจเอฟ แมคโดนัลด์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา^{[ 3 ]}ประธานาธิบดีนิกสันให้การสนับสนุนแนวคิดนี้จากทำเนียบขาวในแถลงการณ์ที่เผยแพร่เมื่อวันที่ 7 มีนาคม พ.ศ. 2513 ^{[ 4 ]}

ในปี พ.ศ. 2514 ค่าใช้จ่ายโดยประมาณของโครงการแกรนด์ทัวร์อยู่ที่ 750 ถึง 900 ล้านดอลลาร์สหรัฐ บวกกับ ค่าใช้จ่าย ในการปล่อยยานอวกาศอีกกว่า 100 ล้านดอลลาร์สหรัฐ แรงกดดันจากรัฐสภา ประกอบกับการแข่งขันภายในจากโครงการกระสวยอวกาศ ที่เพิ่งได้รับการอนุมัติ นำไปสู่การตัดสินใจยกเลิกโครงการในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2514 โครงการแกรนด์ทัวร์และ TOPS ถูกแทนที่ด้วยข้อเสนอที่จะเยี่ยมชมดาวเคราะห์เพียงสองดวงโดยใช้ยานสำรวจที่พัฒนามาจากยานมาริเนอร์^{[ 2 ]}^{: 260–261}

กะลาสีเรือ ดาวพฤหัสบดี-ดาวเสาร์

โครงการ Mariner Jupiter-Saturn ได้รับการอนุมัติในช่วงต้นปี 1972 โดยมีค่าใช้จ่ายโดยประมาณน้อยกว่า 360 ล้านดอลลาร์สหรัฐสำหรับยานสำรวจแต่ละลำจำนวนสองลำ^{[ 5 ]}ยานสำรวจเหล่านี้จะถูกสร้างขึ้นโดย JPL โดยมีเจตนาให้ยานสำรวจเหล่านี้มีอายุการใช้งานยาวนานพอที่จะทำการสำรวจ Grand Tour ของดาวเคราะห์ยักษ์ทั้งสี่ดวงให้เสร็จสมบูรณ์ แต่จะถูกโฆษณาว่าเป็นภารกิจไปยังดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์เท่านั้น เพื่อลดต้นทุนโครงการโดยรวมที่ประเมินไว้^{[ 2 ]}^{: 263}

ยานสำรวจมีเป้าหมายที่จะไปเยือนดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และไททัน ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ ไททันเป็นเป้าหมายที่มีค่า เนื่องจากเป็นดวงจันทร์เพียงดวงเดียวที่ทราบว่ามีชั้นบรรยากาศ และการบินผ่านจะช่วยรวบรวมข้อมูลที่ไม่สามารถหาได้จากวิธีอื่น รวมถึงความหนาแน่น องค์ประกอบ และอุณหภูมิของชั้นบรรยากาศ

มีการเลือกวิถีโคจรสองเส้นทาง เส้นทางหนึ่งกำหนดเป็น JST โดยภารกิจจะนำยานไปยังดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และไททัน โดยวิถีโคจรของยานถูกออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการบินผ่านไททัน เส้นทางที่สองกำหนดเป็น JSX โดยจะปล่อยยานไปตามวิถีโคจรที่จะรักษาทางเลือกในการเดินทางรอบดาวพฤหัสบดีและไททันไว้ ในขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่เป็นยานสำรองสำหรับยานลำแรก ยาน JSX จะมาถึงหลังจาก JST และหาก JST ประสบความสำเร็จ ก็สามารถเดินทางรอบดาวพฤหัสบดีและไททันต่อไปได้ หาก JST ไม่ประสบความสำเร็จ JSX ก็สามารถถูกเปลี่ยนเส้นทางเพื่อทำการบินผ่านไททันด้วยตัวเอง ซึ่งจะทำให้การเดินทางรอบดาวพฤหัสบดีและไททันเป็นไปไม่ได้^{[ 6 ]}

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2520 เพียงไม่กี่เดือนก่อนการเปิดตัว นาซาได้จัดการแข่งขันเพื่อเปลี่ยนชื่อโครงการ^{[ 2 ]}^{: 269}

วอยเอเจอร์

ยานอวกาศทั้งสองลำที่ปล่อยออกไปนั้นยังคงใช้แนวคิดภารกิจเดียวกันเส้นทางของวอยเอเจอร์ 1 ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการบินผ่านไททัน และ วอยเอเจอร์ 2สำหรับแกรนด์ทัวร์ วอยเอเจอร์ 2จะไปถึงดาวเสาร์เก้าเดือนหลังจากวอยเอเจอร์ 1ซึ่งมีเวลาเหลือเฟือที่จะตัดสินใจว่าจะดำเนินการแกรนด์ทัวร์ต่อไปหรือไม่ นอกจากนี้ การปล่อยวอยเอเจอร์ 2ก่อนจะทำให้สามารถกำหนดเป้าหมายการปล่อยวอยเอเจอร์ 1 ใหม่เพื่อทำแกรนด์ทัวร์ได้ หาก วอยเอเจอร์ 2สูญหายเนื่องจากความล้มเหลวในการปล่อย^{[ 6 ]}^{: 155} มีการระบุ ตัวเลือกที่จะข้าม การบินผ่านไททันของ วอยเอเจอร์ 1และเดินทางจากดาวเสาร์ไปยังพลูโต แม้ว่าไททันจะยังคงถูกพิจารณาว่าเป็นเป้าหมายที่น่าสนใจกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากภาพจากไพโอเนียร์ 11บ่งชี้ว่ามีชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นมาก

แม้ว่าหมอกควันในชั้นบรรยากาศจะบดบังภาพพื้นผิวของไททัน แต่ การบินผ่านของยานวอย เอเจอร์ 1ก็ได้ข้อมูลอันมีค่าเกี่ยวกับดวงจันทร์ดวงนี้ รวมถึงข้อมูลที่ให้หลักฐานที่น่าเชื่อถือเกี่ยวกับการมีอยู่ของทะเลสาบไฮโดรคาร์บอนเหลวบนพื้นผิวของไททัน เมื่อภารกิจของวอยเอเจอร์ 1 เสร็จสิ้นลง ยานวอยเอเจอร์ 2ก็ได้รับอนุญาตให้ปฏิบัติภารกิจต่อไปยังยูเรนัสและเนปจูน ซึ่งเป็นการบรรลุเป้าหมายของการเดินทางสำรวจครั้งใหญ่ (Grand Tour) ตามที่เสนอไว้ในปี 1964

ดาวเคราะห์ที่เดิมทีวางแผนจะไปเยือนในการเดินทางท่องเที่ยวครั้งใหญ่ (Grand Tour)

ดาวพฤหัสบดี ( วอยเอเจอร์ 1 , มีนาคม 1979) โปรดทราบว่าภาพนี้เป็นภาพตัดต่อจากภาพถ่ายหลายภาพที่ถ่ายโดยวอยเอเจอร์ 1 ไม่ใช่ภาพเดียว
ดาวเสาร์ ( ยานวอยเอเจอร์ 2 , สิงหาคม 1981)
ดาวยูเรนัส ( ยานวอยเอเจอร์ 2มกราคม 1986)
ดาวเนปจูน ( ยานวอยเอเจอร์ 2 , สิงหาคม 1989)
ดาวพลูโต (ภาพจากภารกิจนิวฮอไรซันส์ กรกฎาคม 2558)