Nowe plany NASA: Uran i Neptun

W roku 2003 miał miejsce spektakularny koniec sondy NASA Galileo – zanurzyła się ona wówczas bezpowrotnie w atmosferę Jowisza. Pod koniec obecnego roku Cassini zakończy z kolei badania Saturna i jego satelitów. Co dalej? NASA rozważa obecnie wielki powrót w okolice lodowych olbrzymów: Urana i Neptuna.

Obecne plany agencji kosmicznej stanowią część jej bardziej ogólnego zakresu działań, jaki opracowuje się obecnie na lata 2022–32. Naukowcy planetarni ustalają teraz priorytety odnoszące się do badań ciał Układu Słonecznego. Poprzedni taki plan dziesięcioletni (ang. Decadal Survey) na lata 2013-22 zakładał na przykład dokładny opis misji Mars 2020 rover i Europa Clipper. W jego ramach, co ciekawe, także omawiano już misję na Urana, ale była ona dopiero na trzecim miejscu w rankingu istotności. Obecnie jednak staje się coraz bardziej realna.

Jak dotychczas okolice Urana i Neptuna odwiedziła tylko jedna ziemska sonda - słynny Voyager 2, Minęła ona Urana w roku 1986, a do Neptuna dotarła w roku 1989. Były to jednak dość szybkie przeloty, które dostarczyły naukowcom zaledwie wykonane w „biegu” fotografie tych gazowych olbrzymów. Pamiętajmy, że sonda Voyager 2 była już wtedy skierowana ku zewnętrznym obszarom naszego Układu, który ostatecznie opuściła pewien czas temu. Aby dobrze przyjrzeć się Uranowi i Neptunowi, potrzeba więc czegoś więcej - czegoś co będzie krążyć wokół nich dłużej. A więc czegoś na podobieństwo sondy Cassini.

Problem w tym, że dla każdej sondy będzie to bardzo długa podróż. Z jednej strony chcemy, by sonda dotarła do jednej z tych odległych planet w ciągu kilku lat, ale z drugiej wiadomo, że jej nadmierna prędkość będzie wymagała wyhamowania w pobliżu celu - tak by statek mógł bezpiecznie wejść na orbitę planety.

Nowa misja w okolice Neptuna i Urana ma rozpocząć się około roku 2030, a sam lot sondy zajmie 12 lub 13 lat. Wstępne badania zakładają wagę sondy rzędu 50 kilogramów. Składać mają się na nią trzy główne instrumenty badawcze oraz próbnik atmosferyczny podobny do tego, jaki niosła na pokładzie sonda Galileo badająca Jowisza. Planowana misja ma wstępną nazwę „Orbiter Lodowych Olbrzymów (ang.Ice Giant Orbiter). Będzie oparta na wykorzystaniu tradycyjnego napędu „chemicznego” działającego na tak zwanym torze poślizgowym, lub nowoczesnego napędu solarnego (SEP) , który jest obecnie opracowywany przez inżynierów z NASA. Podobnie jak napęd wykorzystany w przypadku sondy Dawn, daje on możliwość utrzymania niskiej siły ciągu w długim czasie, dzięki czemu da się efektywnie rozwijać wysoką prędkość sondy.

Zdaniem naukowców optymalnym „oknem” dla misji na Urana i Neptuna, która ma odbyć się z wykorzystaniem napędu grawitacyjnego ogromnej masy Jowisza, będą lata 2030 - 34. Dla Neptuna są to z kolei lata 2029 - 30. Jeśli jednak chcieliby wykorzystać w tym celu pole grawitacyjne Saturna, sonda powinna wystartować jeszcze wcześniej, bo przed rokiem 2028.

Flagowa misja Ice Giant Orbiter ma kosztować około 2 miliardów dolarów i stanowić ukoronowanie lat badań planet Układu Słonecznego NASA. Pod tym względem będzie podobna do misji Cassini i marsjańskiej sondy Curiosity. Agencja kosmiczna ma jeszcze w planach nieco mniej kosztowne misje takie jak Juno i OSIRIS-Rex, oraz względnie „tanie” badania z rodziny misji Discovery: Lunar Prospector i Mercury Messenger.

Dlaczego jednak w ogóle naukowcy chcą powrotu w okolice lodowych olbrzymów? Zamierzają na pewno dokładniej zbadać ich satelity, systemy pierścieni oraz atmosfery. Zainteresowanie budzi szczególnie poruszający się ruchem wstecznym, największy z księżyców Neptuna – Tryton. Podejrzewa się, że może on być obiektem przechwyconym z Pasa Kuipera. Naukowców fascynuje także Uran, który krąży wokół Słońca obracając się jak gdyby leżąc na boku. W roku 1986, gdy dotarł do niego Voyager 2, południowa półkula tej planety pogrążona była więc w trwającym aż 21 lat „lecie”, podczas gdy obszary północne skryte były w cieniu nocy polarnej. Około roku 2030 sytuacja będzie jednak dokładnie odwrotna – a to może dać nam więcej informacji o tym gazowym olbrzymie.

Co jednak ważniejsze – zarówno Uran jak i Neptun są bardzo podobne do przytłaczającej większości planet pozasłonecznych odkrytych w ostatnich latach. Jeżeli chcemy więc lepiej zrozumieć ten typ planet, i być może dowiedzieć się, czy na nich lub wokół nich występują warunki sprzyjające życiu, powinniśmy najpierw jak najlepiej zbadać te dwie, które leżą względnie blisko.


Czytaj więcej:


Źródło: NASA, Sky & Telescope

Zdjęcie: wstępny plan trajektorii opracowywanej na potrzeby lotu sondy Uranus Pathfinder z użyciem przyśpieszenia grawitacyjnego Saturna.
Źródło: NASA