Czego NASA nauczy się z misji do dzikiego świata

Uran, Siódma planeta od słońcaOrbituje w zewnętrznym Układzie Słonecznym, około dwóch miliardów mil (3,2 miliarda kilometrów) od Ziemi. Jest to ogromny świat o średnicy czterokrotnie większej od Ziemi, 15 razy większej od masy i 63 razy większej od objętości.

Nie odwiedziła go żadna sonda kosmiczna Od ponad 35 latUran znajduje się w jednym z najmniej zbadanych regionów w historii Nasz układ Słoneczny. Chociaż od tego czasu naukowcy dowiedzieli się na ten temat kilku rzeczy dzięki obserwacjom teleskopowym i pracom teoretycznym Lot Voyagera 2 w 1986 rPlaneta pozostaje tajemnicą.

Łatwo jest podzielić Układ Słoneczny na dwie duże grupy: obszar wewnętrzny z czterema planetami skalistymi i obszar zewnętrzny z czterema planetami-olbrzymami. Ale natura, jak zwykle, jest bardziej złożona. Uran i Neptun, ósma planeta od Słońca, bardzo różni się od innych. Obydwa są lodowymi gigantami, składającymi się głównie ze związków takich jak woda, lód, amoniak i metan; Są to miejsca, w których średnia temperatura waha się od 320 do 350 stopni Fahrenheita (minus 212 stopni Celsjusza).

Dzięki niedawnym odkryciom egzoplanet – światów znajdujących się poza naszym Układem Słonecznym, oddalonych o tryliony mil – astronomowie dowiedzieli się, że lodowe olbrzymy są powszechne w całej galaktyce. Podważają nasze zrozumienie powstawania i ewolucji planet. Uran, stosunkowo blisko nas, jest zwornikiem do poznania ich.

Nowe zadanie

Wielu członków społeczności kosmicznej —wesołyWzywają NASA do wystrzelenia automatycznego statku kosmicznego w celu zbadania Urana. W rzeczywistości, Przegląd dziesięcioletni naukowców zajmujących się planetami 2023 Oceniłem ten lot jako najwyższy priorytet nowego lotu Główna misja NASA.

Tym razem statek kosmiczny nie będzie po prostu przelatywał obok Urana w drodze w inne miejsce, jak ma to miejsce w przypadku Voyager 2 to zrobił. Zamiast tego sonda spędzi lata na orbicie planety, badając ją, jej 27 księżyców i 13 pierścieni.

Możesz się zastanawiać, po co wysyłać statek kosmiczny na Urana, a nie na Neptuna. To kwestia geometrii orbity. Ze względu na położenie obu planet, w ciągu najbliższych dwóch dekad statki kosmiczne będą pochodzić z Ziemi Łatwiejsza ścieżka do podążania Aby dotrzeć do Urana z Neptuna. Wystrzelony we właściwym czasie orbiter dotrze do Urana za około 12 lat.

Oto kilka podstawowych pytań, na które moduł Urana może pomóc odpowiedzieć: Z czego dokładnie jest zbudowany Uran? Dlaczego Uran? Opierając się na boku, ponieważ latem jego bieguny są skierowane prawie bezpośrednio w stronę Słońca, co różni się od wszystkich innych planet Układu Słonecznego? Co generuje Uran? Dziwne pole magnetyczneCzy jest to kształt odmienny od kształtu Ziemi i przekrzywiony w stosunku do kierunku obrotu planety? Jak działa cyrkulacja atmosferyczna na lodowym olbrzymie? Co odpowiedzi na wszystkie te pytania mówią nam o procesie powstawania lodowych gigantów?

Pomimo postępu, jaki poczynili naukowcy w tych i innych kwestiach od czasu lotu Voyagera 2, nic nie zastąpi bezpośrednich, powtarzalnych obserwacji z bliskiej odległości z orbitującego statku kosmicznego.

Pierścienie i te księżyce

Pierścienie wokół Urana, które prawdopodobnie składają się z brudnego lodu, są cieńsze i ciemniejsze niż pierścienie wokół Saturna. Sonda Urana będzie w nim szukać „zmarszczek”, przypominających fale na jeziorze. Znalezienie ich umożliwi naukowcom wykorzystanie pierścieni Jak gigantyczny sejsmometr Aby pomóc nam zidentyfikować Wnętrze UranaTo jeden z jego największych sekretów.

Księżyce, nazwane na cześć postaci literackich z pism Szekspira i Papieża, składają się głównie z zamrożonej mieszaniny lodu i skał. Szczególnie fascynujących jest pięć księżyców. Miranda, Ariel, Umbriel, Tytania i Oberon Wszystkie są na tyle duże, że mogą mieć kształt kuli i są traktowane jako miniaturowe światy same w sobie.

W locie Voyager 2 Zrobiłem zdjęcia w niskiej rozdzielczości Od półkuli południowej po księżyce. (Półkula północna, wciąż niewidoczna, pozostaje jedną z głównych niezbadanych granic naszego Układu Słonecznego.) Te obrazy obejmują obrazy Kriowulkany na Ariel– Kusząca wskazówka dotycząca wcześniejszej aktywności geologicznej i tektonicznej oraz być może wód gruntowych.

Możliwość oceanów i życia

Co prowadzi do jednej z najbardziej ekscytujących części misji: wielu planetologów wierzy, że Ariel i być może większość lub wszystkie pozostałe pięć księżyców może być planetą. Świat oceanu Znajdują się w nich duże podziemne zbiorniki ciekłej wody, znajdujące się kilometry pod stałą, lodową powierzchnią. Ustalenie, czy na którymś z księżyców znajdują się oceany, jest jednym z głównych celów misji.

Jest to jeden z powodów, dla których orbiter prawdopodobnie będzie to niósł Magnetometr– Aby wykryć oddziaływania elektromagnetyczne podziemnego oceanu jako jednego z jego księżyców Podróżuje przez pole magnetyczne Urana. Pomocne byłyby również instrumenty do pomiaru pól grawitacyjnych księżyców i kamery do badania geologii ich powierzchni.

Woda w stanie ciekłym jest podstawowym warunkiem życia, jakie znamy. Jeśli odkryte zostaną oceany, naukowcy będą w następnej kolejności szukać innych składników życia na księżycach.Takie jak energia, składniki odżywcze i materiały organiczne.

To nie jest przesądzona sprawa

Nie ustalono daty startu misji i nadal nie ma oficjalnego zielonego światła od NASA w sprawie jej finansowania. Koszt może przekroczyć miliard dolarów.

Jednym z kluczowych czynników, które należy wziąć pod uwagę, jest to, że wszechświat działa według własnego harmonogramu, a trasy statków kosmicznych do Urana będą zmieniać się na przestrzeni lat, w miarę jak planety poruszają się po swoich orbitach. Idealnie byłoby, gdyby NASA wystrzeliła misję w 2031 lub 2032 roku, aby zmaksymalizować komfort trajektorii i zminimalizować czas podróży. Okres ten jest krótszy, niż mogłoby się wydawać; Przygotowanie statku kosmicznego do startu zajmuje lata planowania i jeszcze więcej lat budowania statku kosmicznego. Z tego powodu nadszedł czas, aby rozpocząć proces i sfinansować misję w tym cudownym świecie.