Научное космическое сообщество полагает, что пора начать детальное исследование Урана, и, кажется, они не шутят. Ученые-планетологи подготовили целый отчет, главной темой которого является создание и отправка космического аппарата к Урану для его дальнейшего изучения. Эта задача станет приоритетной в области исследования планет в течение следующих десяти лет, как минимум среди американских ученых.
Среди прочего, ученые призвали НАСА разработать и построить орбитальный зонд Uranus Orbiter and Probe, сокращенно UOP. В ходе выполнения миссии предполагается направить к планете зонд, который не просто покружит на орбите, а сможет проникнуть в атмосферу ледяного гиганта. Согласно первым предположениям, если разработки начнутся в 2023-ем, то примерно в 2030-2032 аппарат уже будет исследовать планету.
Если все пойдет по плану, UOP сможет добыть информацию об Уране, которой у нас еще не было. Единственный аппарат, когда-либо подбиравшийся к этой планете, – «Вояджер-2», также созданный НАСА. Но, как вам известно, его миссия заключалась не в исследовании ледяного гиганта, поэтому он просто пролетал рядом в 1986 году на расстоянии 81 600 км от верхних слоев атмосферы. «Вояджер-2» позволил приоткрыть завесу тайны, висящую над этой планетой, показав ранее неизвестные спутники и даже новые кольца. Однако он лишь пролетел мимо, не задерживаясь, чтобы достичь окраины Солнечной системы и отправиться в далекие просторы космоса.
UOP будет направлен конкретно на изучение Урана, поэтому сможет добыть намного больше сведений. Аппарат позволит наконец-то точно установить состав планеты. Сегодня ученые считают, что в состав входят различные комбинации горных пород, льда, водорода и гелия. Но проблема в том, что лишь предположение, которое пока сложно доказать.
«Мы настолько мало знаем о составе Урана, что очень слабо представляем себе, из каких элементов он состоит, и в каком соотношении они находятся», - говорит Джонатан Фортни, профессор из университета в Калифорнии, также являющийся одним из тех, кто писал отчет о миссиях на следующие десять лет. «Поэтому в течение многих лет у нас было лишь предположение того, что эта планета по большей части состоит изо льда. Но это действительно не более чем домысел, потому что более точных данных у нас нет».
Помимо этого, при наблюдении за планетами, находящимися вне нашей системы, ученые отмечают, что большая часть из них в разных областях галактики – это ледяные гиганты, подобные Урану и Нептуну. Иронично, что это две оставшиеся планеты Солнечной системы, которые до сих пор не изучены никакими нашими зондами. «Судя по всему, ледяные гиганты и другие похожие на них планеты являются доминирующими во Вселенной», — поясняет Бетани Эльманн, еще один профессор из Калифорнии, также входящий в список людей, работавших над отчетом. «В нашей системе таких целых две, поэтому пора начать их изучать».
Миссия по исследованию Урана расположена на самом верху длинного перечня задач, описанного в отчете, названном Planetary Science Decadal Survey. Это довольно обширный документ (по ссылке можно почитать краткую версию и скачать полную в PDF), который раз в декаду составляют ученые-планетологи. В нем подробно описываются все потенциальные космические программы, которые, по их мнению, являются важнейшими на следующие десять лет. Такой срок выбран неслучайно – этого времени как раз достаточно для планирования, разработки и проведения нескольких миссий.
По причине того, что космические миссии занимают порядочное количество времени, их создатели должны тщательно все планировать, сортируя разные задачи по степени важности. Возможное изучение Урана – не новая идея. Она уже была упомянута в десятилетнем отчете 2011 года, но она стояла в списке приоритетов на третьем месте после марсохода для исследования марсианского грунта в поисках чего-нибудь полезного и аппарата для изучения Европы – спутника Юпитера, где, согласно предположениям, может находиться целый океан воды в жидком состоянии.
Обе первостепенные задачи в итоге были реализованы. Марсоход NASA Perseverance достиг своей цели в феврале 2021 года и до сих пор роется в грунте, пытаясь найти признаки жизни или хотя бы просто собрать образцы местного песка. Миссия на Европу стала аппаратом NASA Europa Clipper, который должен приблизиться к спутнику Юпитера, пройти сквозь атмосферу, не застряв в водных потоках, предположительно извергающихся с его поверхности. Стартовать с Земли он должен в октябре 2024 года (пришлось сдвинуть из-за пандемии), а достигнуть Европы – в 2030-ом.
Так как обе программы в итоге получили финансирование и реализацию, они считаются выполненными. Поэтому в новом десятилетнем отчете вверх списка поднялись миссии, ранее имевшие более низкий приоритет. На первом месте оказалось исследование Урана, а на втором расположился космический аппарат, который должен отправиться на Энцелад – спутник Сатурна. Согласно предположениям, эта луна также может иметь океан, скрытый под корой. Для данной миссии планируется разработать особый модуль, который не будет требовать наличия космического корабля, так как сможет самостоятельно и кружить на орбите, и сесть на поверхность. Это позволит ему изучить Энцелад сначала с орбиты, а затем спуститься вниз и в течение двух лет делать то же самое, что Perseverance на Марсе – рыть землю (в идеале плескаться в воде) в поисках признаков чего-нибудь живого.
Но не думайте, что все это случится в ближайшее время. Начало разработок для исследования Энцелада намечено только на 2029 год, а спуск аппарата на поверхность спутника произойдет не ранее 2050-го. И это лишь самые оптимистичные прогнозы, которые сбудутся, если космическое агентство сможет получить деньги на проведение обеих миссий. И суммы явно будут содержать в себе как минимум девять нулей. Финансирование – всегда самая важная и при этом ненадежная часть миссии. Поэтому ученые зафиксировали в отчете «план Б», согласно которому, в случае отсутствия средств вовремя, старт миссии по исследованию Урана передвинется на 2028 год. А это значит, что разработки по Энцеладу начнутся только в 2030-ых годах.
Эти две миссии сейчас являются главными для ученых, но в их отчет также были включены некоторые рекомендации для продолжения выполнения текущих задач. Например, ученые советуют космическому агентству не останавливаться на текущем изучении Марса. Марсоход Perseveance должен стать лишь первым из множества шагов по изучению Марса и последующей отправке образцов к нам. Дальнейшие действия постепенно начинают разрабатываться уже сейчас. Они направлены на разработку сразу нескольких аппаратов, которые достигнут Красной планеты, заберут собранный нынешним марсоходом грунт, и вернутся на Землю. Все это будет долго, тяжело и очень дорого, что ученые, конечно же, признают. Поэтому все это пока находится лишь в разделе «рекомендации».
Помимо упомянутых выше приоритетов, ученые указали еще несколько задач, выполнение которых будет стоить не многим меньше, чем флагманских миссий по изучению Урана и Энцелада. Среди них значатся зонды для отправки к Сатурну, Титану, Венере, еще один аппарат для Энцелада, зонд для нашей Луны и очень много чего еще. Для работ на Марсе также есть продолжение – ученые хотят запустить новый проект Mars Life Explorer для более тщательного изучения планеты на предмет наличия возможных признаков жизни. Помимо этого, ученые хотят дальше изучать потенциально опасные для Земли астероиды, для чего необходимо закончить создание аппарата NEO Surveyor, который должен быть запущен уже через четыре года.
Полная версия отчета очень подробно описывает все задачи и рекомендации, расписав все это почти на 800 страниц. И пусть приоритетной задачей является изучение кусков льда в Солнечной системе, в документе также содержится одно очень важное сообщение, которое особенно подчеркивается авторами: «мы должны в первую очередь помнить о людях, которые работают над всеми этими проектами». Так как научное сообщество стремится к расширению и разнообразию, они рекомендуют привлекать к изучению планетологии студентов из небольших сообществ. Авторы также хотят, чтобы НАСА создало особый кодекс поведения, который будет контролировать все миссии и конференции, а также устранит предвзятость к определенным сотрудникам.
«Хотя научные исследования являются основной целью нашего сообщества, мы также должны заботиться и о нашем самом главном ресурсе – людях, которые разрабатывают и проводят космические миссии», - отмечает Филип Кристенсен, один из руководителей научного сообщества.
