Oamenii de știință planetari au nevoie disperată de noi studii asupra lui Uranus și Neptun, deoarece aceste lumi gigantice de gheață nu au mai fost vizitate de la misiunea Voyager de la sfârșitul anilor 1980. Dacă va apărea o navă spațială, care va deveni o sursă de informații despre aceste planete, va putea, de asemenea, să privească mult mai adânc în univers. Prin monitorizarea atentă a modificărilor semnalelor radio de la una sau mai multe astfel de nave spațiale, astronomii ar putea vedea ondulații gravitaționale cauzate de unele dintre cele mai violente evenimente din univers.
Singurele imagini de prim-plan ale lui Uranus și Neptun pe care le avem provin de la sonda spațială Voyager 2, care a zburat pe lângă aceste planete la sfârșitul anilor 1980. De atunci, am trimis sonde la Mercur, misiuni pe Jupiter și Saturn, am colectat mostre de asteroizi și comete și am lansat rover după rover pe Marte.
Dar nu Uranus sau Neptun. O întreagă generație de oameni de știință planetari a reușit să le studieze doar cu telescoape de la sol și cu priviri ocazionale de la telescopul spațial Hubble. Singura întârziere este că, din cauza distanței mari până la Neptun și Uranus, este incredibil de dificil să lansați încărcături utile acolo.
Dacă am lansa o misiune la începutul anilor 2030 pe o rachetă suficient de puternică, cum ar fi Sistemul de lansare spațială al NASA, misiunea ar putea ajunge la Jupiter în puțin mai puțin de doi ani. O navă spațială s-ar putea împărți în două componente, una îndreptată spre Uranus (ajuns la ea în 2042) și cealaltă către Neptun (atingând orbita sa în 2044). Odată așezați, cu noroc, acești orbitatori își pot menține stația mai mult de 10 ani, la fel cum a făcut celebra misiune Cassini pe Saturn.
Studii suplimentare
În timpul călătoriei lungi către aceste locuri înghețate, aceleași sonde spațiale pot oferi, de asemenea, o perspectivă asupra unui tip foarte diferit de știință - undele gravitaționale. Pe Pământ, fizicienii reflectă fasciculele laser de-a lungul pistelor lungi de câteva mile pentru a măsura lungimea undelor gravitaționale. Când valurile (care sunt ondulații în țesătura spațiu-timpului însuși) trec prin Pământ, ele distorsionează obiectele comprimându-le și întinzându-le alternativ. În interiorul detectorului, aceste unde se schimbă ușor în lungime între oglinzile îndepărtate, afectând calea luminii în observatoarele undelor gravitaționale într-o cantitate mică (de obicei mai mică decât lățimea unui atom).
Pentru comunicarea radio cu o misiune spațială la distanță înapoi pe Pământ, efectul este similar. Dacă o undă gravitațională trece prin sistemul solar, aceasta modifică distanța până la navă spațială, determinând ca sonda să fie puțin mai aproape de noi, apoi mai departe, apoi din nou mai aproape. Dacă nava spațială ar fi transmis pe tot parcursul zborului său, am fi văzut o schimbare Doppler în frecvența comunicației sale radio. A avea două astfel de nave spațiale care funcționează simultan ar oferi astronomilor observații mai precise ale acestei schimbări.
Cu alte cuvinte, aceste sonde spațiale îndepărtate pot îndeplini o dublă sarcină ca cele mai mari observatoare de unde gravitaționale din lume.
Cel mai mare obstacol tehnologic este capacitatea de a măsura frecvența radio a navei spațiale cu o precizie incredibil de mare. Capacitatea noastră de a-l măsura ar trebui să fie de cel puțin 100 de ori mai bună decât am putea realiza în timpul zborului lui Cassini pe Saturn.
Sună complicat, dar au trecut decenii de când Cassini a fost proiectat și ne îmbunătățim constant tehnologia de comunicații. Și acum, fizicienii își dezvoltă propriile detectoare de unde gravitaționale bazate pe spațiu, cum ar fi Antena spațială cu interferometru laser (LISA), care oricum va necesita tehnologie similară. Întrucât misiunea gigantului de gheață este la aproape zece ani distanță, am putea investi și mai multe resurse în dezvoltarea tehnologiilor necesare.
Dacă putem sparge acest nivel de sensibilitate, lungimea extraordinară a acestui „braț” detector de unde gravitaționale (literal de miliarde de ori mai mare decât detectorii noștri actuali) va putea detecta multe evenimente extreme din univers.
Citeste si: