Naukowcy naciskają na zorganizowanie misji do Urana lub Neptuna

Środowisko naukowe jest coraz bardziej zainteresowane zorganizowaniem dużej misji do Urana lub Neptuna, a jeszcze lepiej do obu planet. Te lodowe giganty to nieodkryte terytorium badań planetarnych. Wysłany przez człowieka pojazd odwiedził je tylko raz i to na krótko. W pobliżu obu planet w latach 80. przeleciał Voyager 2.

Już przed 3 laty informowaliśmy, że część specjalistów z NASA zwraca uwagę, iż powoli kończy się czas na zorganizowanie tego typu misji. Jeśli w ciągu najbliższych lat nie rozpoczną się przygotowania, to na kolejną okazję do zbadania obu planet trzeba będzie czekać wiele kolejnych lat. Wtedy też cytowaliśmy Amy Simon, współprzewodniczącą grupy Ice Giants Pre-Decadal Study, która mówiła, że preferowana misja to umieszczenie orbitera w atmosferze Urana lub Neptuna. Dostarczy to najlepszych danych naukowych, pozwoli na dogłębne zbadanie całego systemu planetarnego: pierścieni, satelitów, atmosfery i magnetosfery.

W styczniu bieżącego roku ta sama Amy Simon zorganizowała w Royal Society w Londynie spotkanie dotyczące tego typu misji. Najwyższy na to czas. Na początku lat 30. dojdzie bowiem do korzystnej koniunkcji pomiędzy Neptunem, Uranem a Jowiszem. Pozwoliłaby ona na skorzystanie z asysty grawitacyjnej Jowisza podczas podróży do Urana i Neptuna. Dzięki tej asyście czas podróży uległby skróceniu, więc ewentualna sonda mogłaby dotrzeć do któregoś z lodowych olbrzymów w czasie, gdy jej instrumenty będą w dobrym stanie, a ona sama będzie miała wystarczająco dużo paliwa na długotrwałe badania. Wykorzystanie Jowisza do przyspieszenia statku kosmicznego pozwoli też na zabranie mniejszej ilości paliwa, a więc będzie więcej miejsca na instrumenty naukowe.

Jeśli jednak chcemy skorzystać z asysty grawitacyjnej Jowisza, to misja do Neptuna musiałaby zostać wystrzelona około 2031 roku, a do Urana nie później niż około 2035 roku. Czasu pozostało bardzo mało. Taką misję mogłaby zorganizować NASA lub byłoby to wspólne przedsięwzięcie, gdzie pierwsze skrzypce będzie grała NASA. Przygotowanie dużej misji o budżecie liczonej w miliardach dolarów zajmuje zwykle 7-10 lat.

To, czy taka misja się odbędzie zależałoby od przyjęcia jej założeń w Planetary Science Decadal Survey. Okresowy przegląd tego programu odbędzie się w 2022 roku. Pozostały zatem dwa lata na przygotowanie założeń i planów misji. Jednak nawet i dobry plan nie gwarantuje sukcesu, gdyż z pewnością propozycje zorganizowania wyprawy do Urana czy Neptuna będą musiały konkurować z propozycjami dotyczącymi przywiezienia próbek z Marsa czy eksploracji Wenus.

Jak zauważa Leigh Fletcher z University of Leicester, naukowcy zajmujący się lodowymi olbrzymami są daleko w tyle za kolegami specjalizującymi się w badaniach Marsa i Wenus. My nawet nie zakończyliśmy odpowiednika pierwszej fazy badań, którą Mars i Wenus mają dawno za sobą, stwierdza uczony.

Fletcher mówi, że misja do którejś z lodowych planet powinna zawierać umieszczenie orbitera oraz wysłanie próbnika w atmosferę planety lub księżyca, tak jak uczyniono to w przypadku Saturna.

Naukowcy postrzegają obie planety jako bliźniacze. Mają bowiem podobną masę i rozmiary. Jednak nikt nie wie, na ile rzeczywiście są podobne, jaki jest ich skład i jak powstały. Wykorzystywane modele obliczeniowe nie wyjaśniają dobrze ich struktury wewnętrznej, nie dają też odpowiedzi na pytanie, dlaczego bardziej odległy od Słońca Neptun wydaje się cieplejszy niż Uran. Zakłada się, że są zbudowane głównie z zamarzniętej wody lub z zamarzniętego amoniaku.

Zbadanie obu planet znakomicie poszerzyłoby naszą wiedzę o egzoplanetach, gdyż około 40% znanych egzoplanet to lodowe olbrzymy. Dlatego też naukowcy chcieliby zorganizować misję chociaż do jednej z nich. Misja do obu byłaby zbyt kosztowna
Trudno też zdecydować, którą z nich wybrać jako cel. Neptun wydaje się bardziej obiecujący, gdyż przy okazji można by zbadać jego księżyc, Trytona, który jest prawdopodobnie aktywny geologicznie, a pod jego powierzchnią może znajdować się ocean wody w stanie ciekłym.

Z drugiej jednak strony Uran ma więcej dziwnych właściwości, których wyjaśnienie jest trudniejsze na gruncie obecnej wiedzy. Ponadto na zorganizowanie misji do Urana mamy więcej czasu.

A czas się kończy. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) właśnie pracuje nad dwoma dużymi misjami, które miałyby się odbyć na początku przyszłej dekady. Nawet jeśli by zatwierdziła plany misji do Urana lub Neptuna w swoim najbliższym przeglądzie zadań, to może nie zdążyć z ich przygotowaniem na najbliższe okienko startowe. To zaś oznacza, że ESA mogłaby co najwyżej partycypować w misji zorganizowanej przez NASA.

Oczywiście każda z tych agencji mogłaby przygotować mniejsza misję, związaną jedynie z przelotem obok któregoś z lodowych olbrzymów. To też poszerzyłoby naszą wiedzę, jednak nie pozwoliłoby na przeprowadzenie dogłębnych badań na jakie liczą naukowcy.

Jeśli w 2031 roku wystrzelono by misję do Urana, to w roku 2036 pojazd skorzystałby z asysty grawitacyjnej Jowisza, a w 2043 roku dotarłby do Urana. Jeśli jednak nie wykorzystamy najbliższego okienka startowego, to kolejna okazja na wystrzelenie pojazdu pojawi się w połowie lat 40. Inną możliwością będzie wykorzystanie potężniejszego systemu rakietowego, takiego jak SLS przygotowywanego przez NASA. Jednak jego powstanie do kwestia kolejnych lat.

Uran Neptun misja Voyager 2