Wurde jemals eine Sonde in eine stark elliptische Umlaufbahn mit, sagen wir, 20-30 Jahren gebracht, um die Sonne zu umrunden?

Am nächsten an diesem Design war die Ulysses-Sonde , die in einer heliozentrischen Umlaufbahn mit einer großen Halbachse von 3,37 AE und einer Exzentrizität von 0,603 und einer Umlaufzeit von 6,2 Jahren landete. ( Orbitalelemente sind hier erhältlich. ) Es wurde 1990 gestartet und bis etwa 2008 betrieben.

Der Zweck dieser Sonde bestand jedoch nicht darin, Bilder aus dem Weltraum zu machen, sondern Bilder von der Sonne zu erhalten – insbesondere von den Sonnenpolen. Um ein Raumschiff in eine polare Umlaufbahn zu bringen, müsste man eine große Menge an Impuls in der Ebene des Sonnensystems loswerden und eine Menge Impuls senkrecht zur Ebene hinzufügen; und wie wir alle wissen, ist der beste Weg, um ein großes Delta-V zu bekommen, zum Jupiter zu gehen. Also flog das Schiff zum Jupiter und nutzte seine Schwerkraft, um sich aus der Ebene des Sonnensystems zu schleudern. (Wenn Sie nachrechnen, liegt das Perihel der Umlaufbahn von Ulysses bei etwa 5,4 AE, was Sie vielleicht als den Umlaufradius von Jupiter erkennen.)

Ulysses hat etwas Wissenschaft betrieben, als es zum ersten Mal an Jupiter vorbeigeschwungen ist, aber der größte Teil seiner nachfolgenden Datensammlung war auf die Zeiten (über drei Umlaufbahnen) beschränkt, als es über den Polen der Sonne war. Als es nach seiner ersten Umlaufbahn zu Jupiter zurückkehrte, war Jupiter natürlich auf seiner Umlaufbahn weitergegangen, und es gab nicht viel zu sehen. (Anscheinend hat es damals einige „entfernte Beobachtungen“ von Jupiter gemacht, aber es war kein naher Vorbeiflug – etwa 0,8 AE entfernt. )

Eine 30-jährige Mission ist schwer zu konstruieren. Die Voyager leben nach 30 Jahren noch (mehr oder weniger), aber das ist ebenso viel Glück wie Können.

Die Sonde müsste auch groß sein:

• Es braucht genug Treibstoff, um in die Nähe von allem Interessanten (z. B. einem KBO oder Kometen) zu manövrieren.
• es braucht ein Radar, um diese Objekte zu finden. Radargeräte sind groß und verbrauchen viel Strom (für die benötigten Entfernungen Dutzende von Kilowatt, wenn nicht Megawatt), sodass Sie einen Kernreaktor benötigen.
• Die Probenrückführung (der Hauptgrund für die Entwicklung einer Sonde für die Rückführung) ist kompliziert und wir haben sie nur wenige Male mit unbemannten Sonden durchgeführt.

Die Voyager ist so ziemlich das größte Objekt, das wir derzeit zum Kuipergürtel schicken können, diese Mission müsste um ein Vielfaches schwerer sein.

Wir sprechen also von einer massiv teuren Mission mit einem sehr vagen Missionsziel und einer geringen Erfolgswahrscheinlichkeit.

Angesichts der Realitäten der Planetenerkundung (nur wenige Missionen pro Jahr, enge Budgetbeschränkungen) werden nur die Missionen finanziert, deren Erfolg am wahrscheinlichsten ist.

Es gibt kein Raumschiff, das genau das tut, was Sie vorschlagen. Der nächste war wahrscheinlich Cassini, der sich in einer elliptischen Umlaufbahn befand, um eine Umlaufbahn um den Saturn zu erreichen, oder Ulysses, der verwendet wurde, um die Pole der Sonne zu umkreisen, wie @MichaelSeifert erklärte. Warum nicht? Es gibt einige Gründe. Schauen wir uns ein paar an.

1. Die Art und Weise, dass Sie eine elliptische Umlaufbahn anstelle einer Fluchtbahn haben, ist ein Ergebnis der Geschwindigkeit. Eine Fluchtbahn ist eine schnelle Flugbahn. Damit New Horizons nur Pluto trifft und nach Hause zurückkehrt, würde es ungefähr hundert Jahre dauern (ungefähr die Hälfte seiner Umlaufzeit, was die allgemeine Faustregel dafür ist). Das ist eine wirklich lange Zeit, und die Leute würden nicht so lange auf ihre Daten warten wollen.
2. Das schnellere Zurücksenden von Daten ist zwar schön, aber nicht unbedingt erforderlich. New Horizons kann seine Daten über 18 Monate zurücksenden. Selbst wenn es irgendwie abprallen und mit der gleichen Geschwindigkeit nach Hause zurückkehren könnte, mit der es dorthin gefahren ist, wäre es nicht in der Lage, die Daten viel schneller zurückzusenden, da es während dieser Zeit immer noch weit weg wäre.
3. Es gibt andere potenziell nützliche Missionen, die New Horizons danach erfüllen kann.

Unterm Strich ist es schneller, billiger und besser, das Raumschiff einfach seinen Weg gehen zu lassen.

Ich vermute, das liegt daran, dass das „Liefern der Daten bei der Rückkehr“ nicht so gut ist, wie es sich anhört.

Wir empfangen problemlos Daten von New Horizons (wenn auch langsam), und ich denke, dies wird immer die Vorteile eines physikalisch näher kommenden Raumschiffs überwiegen. Licht breitet sich sehr, sehr schnell aus, und ein näherer Übertragungspunkt macht keinen großen Unterschied für den Daten-Downlink.

Der Hauptpunkt ist jedoch, dass das Raumschiff in seiner heliozentrischen Umlaufbahn schließlich nutzlos wird , da Pluto weitergezogen wäre, wenn die Sonde auf ihrer zweiten Umlaufbahn zum Aphel zurückkehrt. Eine Vorbeiflugsonde wie New Horizons kann weitergehen und Daten von anderen Kuipergürtelobjekten und später außerhalb der Heliosphäre sammeln.

^{Die Flugbahn von New Horizons, auf einem Weg, dem Sonnensystem zu entkommen, nachdem sie an Pluto vorbeigeflogen sind, und hoffentlich neue Welten dahinter zu erkunden. (Mit freundlicher Genehmigung der NASA )}