اورانوس سیاره وحدت است. نزدیک به چهار دهه پیش، زمانی که فضاپیمای وویجر 2 81800 کیلومتر از آسمان ابری خود گذشت، غول یخی بازدیدکننده داشت. پیش از خروج سریع از منظومه شمسی، این فضاپیما هزاران عکس از این سیاره گرفت و رازی را فاش کرد که بیشتر از پاسخ دادن به آن، سوالاتی را ایجاد می کند.

از آن زمان تاکنون هیچ فضاپیما وجود نداشته است. فرانسیس نیمو، دانشمند سیاره‌شناسی در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز، می‌گوید: منظومه اورانین یکی از نقاط خالی بزرگی است که روی نقشه ما باقی مانده است.

سال گذشته، آکادمی های ملی علوم، مهندسی و پزشکی طرحی ده ساله را منتشر کردند که در آن از ناسا خواسته شد تا ماموریت بزرگ بعدی خود را به غول یخی بفرستد.

این برنامه به طور خاص یک ماموریت 4.2 میلیارد دلاری را توصیه می کرد که یک فضاپیما را برای سال ها در مدار اورانوس قرار می داد و شامل کاوشگری می شد که وارد جو سیاره می شد – که در نهایت به دانشمندان کمک می کند تا منشا و تکامل منظومه شمسی و همچنین اینکه کدام منظومه است را درک کنند. آشناتر دریابید که چه نوع سیاره ای در کهکشان وجود دارد.

اما بزرگترین غافلگیری ممکن است در اعماق بزرگترین قمر اورانوس که احتمالاً میزبان اقیانوس های زیرسطحی از آب مایع است، مانند بسیاری از اجرام یخی در منظومه شمسی، منتظر ما باشد.

اکنون که اورانوس مورد توجه ناسا قرار گرفته است، دانشمندان سیاره‌شناسی در سرتاسر جهان سال گذشته را درگیر بحث‌های داغی کرده‌اند و در مورد علوم پایه این مأموریت و هر سؤال مهمی که نیاز به پاسخ قبلی دارد، بحث کرده‌اند. آنها خوش بین هستند، اما عملی. کنگره هنوز بودجه لازم را اختصاص نداده است و زمان رو به اتمام است.

ماموریت رسیدن به غول یخی باید در زمان اعتدال سیاره، زمانی که سیاره، حلقه‌ها و قمرهای آن به طور کامل توسط خورشید روشن می‌شوند، در کمتر از یک دهه انجام شود. زمان بسیار کمی برای برنامه ریزی و اجرای ماموریتی به این اندازه است، به خصوص اکنون که آژانس فضایی با پروژه هایی با قیمت های نجومی بمباران شده است.

و مهمتر از این نمی تواند باشد: اگر ماموریت خیلی دیر برسد، بخش هایی از سیاره و قمرهای آن به تاریکی باز می گردند. جواب های ما هم

شواهد وسوسه انگیز

هنگامی که وویجر 2 از کنار اورانوس عبور کرد، سنگ مرمر آبی شیری رنگی را آشکار کرد که شبیه هیچ سیاره دیگری در منظومه شمسی نیست. جو فوقانی سیاره آنقدر سرد است که مدل ها نمی توانند توضیح دهند که چرا نپتون دور از اورانوس گرمتر است. بیش از دوازده حلقه مرموز و حداقل 27 قمر احاطه شده است که برخی از آنها مانند قمرهای هیولا مانند فرانکشتاین از مخلوطی از مواد مختلف ساخته شده اند.

اما عجیب‌تر از همه این واقعیت است که در نقطه‌ای از گذشته، غول یخی چرخید و به پهلو چرخید. نیمو می گوید: «این باید یک رویداد شگفت انگیز باشد، شبیه به برخورد با زمین که ماه را ایجاد کرد، اما بسیار بزرگتر.

دانشمندان می خواهند برای درک بهتر اثر زیر ابرهای مرتفع سیاره را مطالعه کنند. از آنجایی که این رویداد احتمالاً درون اورانوس را نابود کرده است، مدارگردی که می تواند نوسانات میدان مغناطیسی سیاره را تشخیص دهد، می تواند هر گونه ناهنجاری داخلی ناشی از برخورد غول پیکر را ترسیم کند.

علاوه بر این، دانشمندان می‌خواهند بهتر بفهمند که چگونه آثاری از این اثر باستانی هنوز در جو سیاره باقی مانده است. سیاره ای در کنارش فصول بسیار شدیدی خواهد داشت که یک قطب در نور خورشید می سوزد و قطب دیگر در تاریکی یخ می زند. از آنجایی که اورانوس هر 84 سال یک بار به دور خورشید می‌چرخد، این فصول می‌توانند برای دهه‌ها ادامه داشته باشند و جو را به گونه‌ای تحت تأثیر قرار دهند که دانشمندان هنوز نمی‌توانند تصور کنند و پیامدهایی برای الگوهای شیمیایی، ابری و دوره‌ای خواهد داشت.

به این ترتیب، مدارگرد یک دید پرنده از سیاره خواهد داشت، در حالی که کاوشگر برای انجام اندازه گیری های عمیق تر به جو فرود می آید.

این مشاهدات دقیق از سیاره به دانشمندان کمک می کند تا نه تنها منشأ و تاریخچه اورانوس و نپتون، همراه یخی آن، بلکه تکامل و پیشینه کیهانی منظومه شمسی را نیز درک کنند. هر دو جهان احتمالاً در اوایل زندگی خود مهاجرت کردند و موقعیت خود را در اطراف خورشید تغییر دادند و دنباله دارهای پر از آب را به سمت زمین و سایر سیارات داخلی فرستادند.

به طور کلی تر، اورانوس و نپتون با هم ممکن است نشان دهنده دسته ای از سیارات پراکنده در سراسر کهکشان باشند. حدود 50 درصد از سیارات فراخورشیدی شناخته شده غول های یخی هستند.

مدارگرد همچنین به حلقه های سیاره به بیرون نگاه خواهد کرد که برخی تخمین ها با قوانین فیزیک مخالفت می کنند. مانند حلقه‌های زحل، حلقه‌های اورانوس نیز از ذرات یخی بی‌شماری تشکیل شده‌اند که می‌توانند نتیجه برهمکنش‌های گرانشی بین سیاره و قمرهای آن باشند.

اما حلقه‌های اورانوس بسیار باریک‌تر از آن چیزی است که دانشمندان تصور می‌کردند. آن را مانند یک کمربند با شعاع 50000 کیلومتر و لبه آن تنها 10 کیلومتر در نظر بگیرید. متیو هدمن، دانشمند سیاره‌شناسی در دانشگاه آیداهو می‌گوید: «این نباید اتفاق بیفتد.

او می‌گوید: «مولکول‌ها باید با هم برخورد کنند و پخش شوند. “چیزی وجود دارد که این مواد را در موقعیت ویژه ای نگه می دارد.” قمرهای کوچک ممکن است در داخل حلقه ها تودرتو باشند. شاید این به دلیل بی کفایتی اورانوس باشد. یا شاید مدارها اصلاً آنطور که ما فکر می کنیم کار نمی کنند.

هدمن می گوید: «ما ممکن است در مورد چیزی اساسی اشتباه کنیم.

در حالی که برخی از دانشمندان از مدارگرد برای جستجوی قمرهای شبان استفاده می کنند، برخی دیگر قمرهای بزرگتر ماه را مطالعه می کنند.

کاتلین ماندت، دانشمند سیاره‌شناسی در آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز، گفت: «ویجر تصاویری از سطح ماه ارائه کرد که هیچ شباهتی به آنچه ما انتظار داشتیم نداشتند.

میراندا را در نظر بگیرید؛ ماه با شکاف‌های عمیق، نواحی دهانه‌ای و برآمدگی‌های جالب، شواهدی بی‌صدا که نشان می‌دهد ماه مدت‌ها پیش پاره شده و دوباره بدون هیچ دقتی در کنار هم قرار گرفته است. طبیعت سرسخت میراندا نشان دهنده یک پوسته ضعیف – و بنابراین نسبتاً گرم است. در واقع، آنقدر گرم است که برای رسیدن به دمای ذوب بالای آب، نیازی به عمق زیاد نیست.

بنابراین این امکان وجود دارد که اقیانوس های پنهانی در میراندا و سایر قمرهای اورانوس وجود داشته باشد. برای آزمایش این احتمال وسوسه‌انگیز، فضاپیما میدان‌های مغناطیسی قمرها را رصد می‌کند تا ببیند آیا آنها به دلیل جریان‌های داخلی آب مایع تغییر می‌کنند یا خیر. همچنین از کل سطح قمرها برای فعالیت های زمین شناسی تصویربرداری می کند، کاری که وویجر 2 قادر به انجام آن نبود.

زمانی که آن فضاپیمای تاریخی در سال 1986 از کنار غول یخی عبور کرد، تنها نیمی از هر قمر را دید. در آن زمان، سیاره و بسیاری از قمرهای آن در انقلاب تابستانی جنوبی بودند، زمانی که قطب های جنوب کاملاً روشن شده بودند و قطب های شمال در تاریکی فرو رفته بودند.

لی فلچر، دانشمند سیاره‌شناسی در دانشگاه لستر انگلستان می‌گوید: «مناطقی در این قمرهای اورانیا وجود دارد که هیچ چشم انسان یا ماشینی تا به حال قادر به دیدن آنها نبوده است.

طبیعتاً دانشمندان می‌خواهند مأموریت بعدی اورانوس در زمان اعتدال به منظومه برسد، زمانی که خورشید کل سیاره و قمرهایش را در نور از قطب شمال تا قطب جنوب غسل می‌دهد. این اتفاق در سال 2050 رخ خواهد داد. اگرچه به نظر می رسد که تا آن تاریخ زمان زیادی باقی مانده است، اما این ماموریت باید خیلی زود پرتاب شود تا بتوان فاصله زیادی از زمین تا اورانوس را طی کرد.

در واقع، برنامه 10 ساله پرتابی را در سال 2032 پیشنهاد کرد، جدول زمانی که به فضاپیما اجازه می دهد تا از گرانش عظیم مشتری برای شتاب گرفتن برای رسیدن به اورانوس قبل از اعتدال و تماشای کامل این تغییر فصلی تاریخی استفاده کند.

مسابقه با خورشید

رسیدن به آغاز سال 2032 به انگیزه زیادی نیاز دارد. اینکه جامعه علمی می تواند در کمتر از یک دهه آماده شود، سوالی بی پاسخ است. اگر این اتفاق نیفتد، دانشمندان فرصت دیدن منظومه اورانوس را در نور کامل از دست خواهند داد، که به ویژه نگران کننده است، زیرا فرصت بعدی تا سال 2091 نخواهد بود.

کیسی درایر، رئیس سیاست فضایی در انجمن سیاره ایاو می‌گوید: «هیچ مدارگرد اورانوس در قفسه‌های Walmart وجود ندارد که بتوانید آن‌ها را بخرید و با کشیدن کارت اعتباری مونتاژ کنید.

اگرچه این برنامه یک دهه فضاپیمایی شبیه به مأموریت بسیار موفق کاسینی ناسا را ​​پیشنهاد کرد که منظومه زحل را از سال 2004 تا 2017 کاوش کرد، غول یخی جانوری کاملاً متفاوت است. دانشمندان به داده های تلسکوپی بهتری از جو بالای سیاره نیاز دارند تا بتوانند چتر نجات و سپر گرمایی طراحی کنند که از فرودگر محافظت کند و آن را به سرعتی برساند که علم بیشتری را ارائه دهد.

آنها همچنین باید مراقب ، های خطرناک بین جو بالایی و حلقه ها باشند، منطقه ای که فضاپیما باید از آن عبور کند تا با موفقیت وارد مدار اورانوس شود. به این ترتیب، بسیاری از رصدخانه ها، از جمله تلسکوپ فضایی جیمز وب، در چند سال آینده اورانوس را رصد خواهند کرد.

فلچر گفت: «از آنجایی که مطالعه اورانوس از روی زمین بسیار دشوارتر است، ما باید از همه چیزهایی که در زرادخانه خود داریم برای توصیف محیط آن استفاده کنیم، قبل از اینکه در زندگی خود تنها فرصتی برای ارسال یک فضاپیما به آنجا داشته باشیم.»

با این حال، در نهایت، عامل محدود کننده مأموریت ناسا مشاهدات یا فناوری موشکی تلسکوپ نخواهد بود، بلکه بودجه آن خواهد بود. در درخواست بودجه ناسا که ماه گذشته منتشر شد، آژانس فضایی اعلام کرد تا سال 2025 برای این ماموریت پولی درخواست نخواهد کرد و پس از آن به تدریج بودجه را افزایش خواهد داد.

درایر می گوید: «تا سال 2032 نخواهد بود.

اما جامعه علوم سیاره ای مطمئن است که آژانس فضایی در نهایت این ماموریت را ارسال خواهد کرد، زیرا دولت فدرال ایالات متحده توصیه های این برنامه 10 ساله را مقدس می داند.

به عنوان مثال، طرح قبلی توصیه می کرد که جامعه علمی دو کشتی پیشگام را در اولویت قرار دهد – یکی برای بازگرداندن نمونه ها از مریخ و دیگری برای کاوش قمر یخی مشتری، اروپا. این دو اولویت اکنون به ماموریت های واقعی تبدیل شده اند.

اما این لیست های اولویت ده ساله مشکلاتی نیز ایجاد می کند. با کار بر روی دو فضاپیمای پرچمدار و ماموریت اورانوس در صف، بخش علوم سیاره ای ناسا تحت فشار بودجه بسیار زیادی قرار دارد. درایر می گوید: «این یک ماموریت فوق العاده است.

او می گوید که برنامه بازگشت نمونه مریخ به ویژه نگران کننده است. با توجه به مراحل متعدد این ماموریت (و بودجه چند میلیارد دلاری)، این ماموریت شامل همکاران بین‌المللی می‌شود که بر اساس جدول‌های زمانی حساس کار می‌کنند. در چنین ماموریتی، درجاتی از تاخیر یا شتاب اجتناب ناپذیر به نظر می رسد و می تواند اثرات مخربی بر یک جدول زمانی بسیار فشرده علم سیاره داشته باشد.

او می‌گوید: «به همین دلیل، درخواست بودجه برای مدارگرد اصلی اورانوس دشوار – نه غیرممکن، بلکه دشوار خواهد بود».

علاوه بر این، مریخ و مشتری تنها مکان های خط سیاره نیستند. ناسا به زودی ماموریت هایی را به زهره، قمر زحل، تیتان، و حتی یک سیارک دوردست خواهد فرستاد که فشار زیادی بر نیروی کار آن وارد می کند.

به عنوان مثال، ماموریت Psyche که قرار بود از یک سیارک بازدید کند، تابستان گذشته به تعویق افتاد. بخشی از آن به دلیل کمبود نیروی کار است. فضاپیما آماده پرتاب بود، موشک در دسترس بود و آب و هوا عالی بود. اما پرسنل کافی برای آزمایش کامل برنامه فضاپیما در زمان وجود نداشت.

ویلیام مک کینون، دانشمند سیاره‌شناسی در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، می‌گوید: «این جوایز بیش از حد است. ما ماموریت ها، استعدادها و اهداف بزرگ تایید شده داریم. اما تلاش برای انجام همه کارها به یکباره چیزی بیش از یک چالش نبود.»

با این حال، مک‌کینون و همکارانش امیدوارند که پس از مأموریت اروپا، پنجره‌ای – هم از نظر نیروی انسانی و هم از نظر بودجه – برای تمرکز بر اورانوس باز شود. درایر خاطرنشان می کند: «فقط به این دلیل که چیزی در حال حاضر کمی دشوار به نظر می رسد به این معنی نیست که همه چیز تغییر نخواهد کرد.

او مأموریت اروپا را مثال می‌زند که اکنون اروپا کلیپر نامیده می‌شود. در بیشتر دهه 2000، بودجه آژانس فضایی رو به کاهش بود. رفتن به اروپا خطر زیادی برای تمام شدن پول داشت و این رویا تقریباً غیرممکن به نظر می رسید – حداقل تا زمانی که منادیان علمی این مأموریت یک حامی سیاسی بعید پیدا کردند: جان کولبرسون، نماینده جمهوری خواه تگزاس، که به تنهایی صدها میلیون پول را فراهم کرد. دلار به تلاش اختصاص داده شده. . اکنون Europe Clipper منتظر عرضه در اکتبر سال آینده است.

زمان نشان خواهد داد که آیا غول های یخی آنها را پیدا خواهند کرد یا خیر. درایر می گوید: «این یک نبرد سخت است، اما ما قبلاً آن را انجام داده ایم. زمانی که داده‌های مأموریت اورانوس را دریافت می‌کنیم، نباید تصور کنیم که در قبر خود دراز کشیده‌ایم.