Przejdź do treści

Dlaczego chcemy nowej misji na Urana?

Voyager 2 wykonał to zdjęcie 25 stycznia 1986 r., gdy opuszczał już okolice Urana i zmierzał w kierunku Neptuna.  Źródło: NASA/JPL-Caltech

Naukowcy twierdzą, że ta misja na siódmą planetę zmieni nasze postrzeganie Układu Słonecznego

Komitet naukowy zarekomendował, by ponowne odwiedziny sondy w okolicach Urana stanowiły najważniejszą misję NASA w dziedzinie nauk planetarnych w następnej dekadzie. Ważnym argumentem jest to, że właśnie Uran jest w dużej mierze niezbadanym światem, a jedyną wizytą NASA na siódmej planecie naszego układu był krótki przelot sondy Voyager 2 w styczniu 1986 roku, podczas którego odkryto zresztą niektóre z pierścieni i satelitów tej planety.

Nowa rekomendacja jest wynikiem prac zwanych przeglądem dekadowym. Są one prowadzone przez Narodową Akademię Nauk i dają agencji kosmicznej NASA cenne wskazówki dotyczące priorytetów naukowych w kosmosie. W opublikowanym 19 kwietnia raporcie zwrócono uwagę na koncepcję misji Uranus Orbiter and Probe (UOP), podczas której sonda powinna umieścić na orbicie Urana wieloletnią sondę atmosferyczną. Komisja nazwała też Urana jednym z najbardziej intrygujących ciał w Układzie Słonecznym i zaproponowała początek misji we wczesnych latach 20 lub 30-tych. Zanim jednak dojdzie do pierwszych obserwacji, statek kosmiczny czeka około 12-letni lot.

Na tę chwilę Uranus Orbiter and Probe nie jest jeszcze konkretną misją, a samą jej koncepcją. W poprzednim przeglądzie dekadowym z 2011 roku pomysł ten został wymieniony jako trzeci na liście priorytetów dla misji flagowej NASA, zaraz po pomysłach, które ostatecznie zaowocowały skonstruowaniem łazika Perseverance pracującego obecnie na Marsie oraz realizacją misji Europa Clipper, która ma wystartować już w 2024 roku.

Wcześniej wielokrotnie już podkreślano potrzebę stworzenia zaawansowanego orbitera Urana, wyposażonego w sondę atmosferyczną, która umożliwiłaby zanurzenie się pod chmury tej planety. Wstępny raport z badań nad lodowymi olbrzymami zawierał różne propozycje statków kosmicznych zmierzających do Urana i Neptuna, a w dokumencie zatytułowanym Exploration of the Ice Giant Systems, również przedłożonym komisji do badań dekadowych, omówiono potrzebę połączenia orbitera i sondy w ramach jednej dużej misji. Nie jest więc niespodzianką, że Uran znalazł się teraz na szczycie listy priorytetów.

Główną autorką raportu na temat lodowych olbrzymów jest Chloe Beddingfield, badaczka planetarna z Centrum Badań NASA w Kalifornii. Uważa ona, że na Uranie można przeprowadzić nie tylko ciekawe badania planetarne, ale i te z zakresu studiów nad egzoplanetami. Misja do Urana da nam szansę zbadania, w jaki sposób uformowały się i ewoluowały układy lodowych olbrzymów, które – jak dziś już wiemy – są bardzo powszechne w naszej Galaktyce.

Według wstępnych szacunków koszt misji Uranus Orbiter and Probe wyniesie około 4,2 miliarda dolarów. Niektórzy naukowcy sugerowali wcześniej, że jedynym sposobem na rozpoczęcie misji może być jej okrojona i bardziej przystępna cenowo koncepcja, kosztująca mniej niż 900 milionów dolarów. NASA nazywa misje o zbliżonym budżecie misjami New Frontiers, a ich przykładami są lot sondy Juno na Jowisza czy OSIRIS-REx, której celem było pobranie próbki z asteroidy Bennu. Ostatecznie zdecydowano jednak, że misja na takim poziomie finansowania nie mogłaby umożliwić zbadania układu Urana w satysfakcjonującym zakresie. Aby dobrze zbadać tego lodowego olbrzyma, sonda musi znaleźć się na jego orbicie, przyjrzeć się jego wnętrzu, atmosferze i magnetosferze, a także odwiedzić liczne księżyce i pierścienie planety. Innymi słowy, jeśli w ogóle warto to robić, to tym bardziej należy to zrobić porządnie.

Misja nie będzie krótka. To, ile czasu zajmie dotarcie do Urana, zależy od czasu startu sondy. Aby uniknąć zbyt długiej podróży, statek kosmiczny potrzebuje asysty grawitacyjnej ze strony Jowisza. Ze znanej pozycji orbitalnej gazowego olbrzyma wynika, że misję na Urana najlepiej będzie rozpocząć w 2031 lub 2032 roku, co pozwoli sondzie na dotarcie do celu już w 2044/2045 roku. Sonda mogłaby też opuścić Ziemię dopiero w 2038 roku, ale to oznaczałoby dłuższą, 15-letnią podróż.

Istnieje także bardzo dobry powód naukowy, aby dotrzeć na Urana do roku 2045. Rok na Uranie trwa 84 lata ziemskie, a Voyager 2 przeleciał w jego pobliżu w czasie tamtejszego lata na półkuli południowej. Jeśli chcemy uzyskać jak największy kontrast z widokami z tamtej misji, nowy statek kosmiczny musi dotrzeć tam jeszcze przed rozpoczęciem „południowej” wiosny w 2049 roku. W tym czasie sonda mogłaby również obserwować południowe półkule księżyców Urana, które same w sobie są bardzo ciekawymi światami.

Uran ma aż 27 księżyców, a naukowcy uważają, że pięć największych z nich – Miranda, Ariel, Umbriel, Tytania i Oberon – mogą być światami oceanicznymi, a zatem i potencjalnym siedliskiem życia. Zbadanie tych księżyców poszerzyłoby naszą wiedzę o tym, gdzie w Układzie Słonecznym znajdują się ciała mogące przynajmniej pod pewnymi warunkami nadawać się do zamieszkania. Księżyce te nie są pokryte kraterami, co sugeruje, że mogą być aktywne geologicznie.

Duże księżyce Urana są naprawdę dziwne – dodaje w wywiadzie udzielonym portalowi Space.com Richard Cartwright, naukowiec z Centrum Badań Ames NASA, główny autor publikacji, w której zaproponowano utworzenie orbitera Urana. Zauważył, że podczas krótkiego przelotu Voyagera 2 uchwycono migawki powierzchni księżyców, które wskazują na aktywność geologiczną, szczególnie na Mirandzie i Arielu. Jednak północne półkule księżyców Urana były spowite zimową ciemnością w czasie ostatniego przelotu i w dużej mierze nie zostały sfotografowane, pozostawiając wiele pytań bez odpowiedzi na temat ich pochodzenia i ewolucji – dodaje Cartwright. Uczony postanowił też wykorzystać niedawno uruchomiony Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do poszukiwania związków chemicznych, które mogą uwalniać się z wewnętrznych oceanów tych odległych globów. Jednak, jak przyznaje, nie ma sensu porównywać tego z możliwością odwiedzenia księżyców Urana z bliska.  

Tymczasem zalecono, by prace nad projektem misji na Urana rozpoczęły się do 2024 roku, o ile pozwoli na to budżet. Każda ważna misja kosmiczna musi mieć też swoją nazwę. Dotychczas zaproponowano między innymi nazwę Caelus, czyli imię rzymskiego odpowiednika greckiego boga Urana (Uran jest jedyną planetą w Układzie Słonecznym nazwaną na cześć postaci z mitologii greckiej, a nie rzymskiej). Jednak w misji prawdopodobnie wezmą udział dwa instrumenty: satelita orbitalny i sonda atmosferyczna. Zatem inną propozycją jest „Shakespeare” dla orbitera Urana i „Pope” dla sondy atmosferycznej. Ostatecznie księżyce Urana zostały nazwane na cześć postaci z dzieł Williama Szekspira i brytyjskiego poety Alexandra Pope'a. Na przykład Ariel i Miranda występują w „Burzy” Szekspira, a Tytania i Oberon pochodzą ze „Snu nocy letniej”.
 
Choć naukowcy zajmujący się Uranem mają swoje powody do świętowania, misja na Urana nie jest jeszcze rzeczywistością. Przed nią wciąż stoi wiele przeszkód – politycznych, finansowych i technicznych. NASA ma około dekady, aby przejść od misji na papierze do gotowej sondy na stanowisku startowym.


Czytaj więcej:

 

Źródło: Space.com

Opracowanie: Elżbieta Kuligowska

Ilustracja: Voyager 2 wykonał to zdjęcie 25 stycznia 1986 r., gdy opuszczał już okolice Urana i zmierzał w kierunku Neptuna.  Źródło: NASA/JPL-Caltech

Reklama