هم‌ترازی بسیار کوتاه سیاره‌ای، پنجره‌ای برای دیدن اورانوس و نپتون فراهم کرده است.

اورانوس (سمت چپ) و نپتون (سمت راست) از دید وویجر ۲، تنها کاوش برای مشاهده سیارات

دانشمندان علوم سیاره‌ای درحال ساخت (فضاپیمای) Momentum برای ارسال آن به یک مأموریت مهم به‌سمت اورانوس یا نپتون –دورترین و کمترکاوش‌شده‌ترین سیارات منظومه شمسی- هستند. نقص‌های زیادی در اطلاعات دانشمندان درباره‌ی سیارات آبی، ‌معروف به غول‌های یخی که فقط یک‌بار یک فضاپیما آنها را مشاهده کرده است، وجود دارد. اما برای سازمان‌دهی مأموریتی در دهه آینده فشارهایی وجود دارد، زیرا دانشمندان به‌دنبال بهره‌گیری از رویکرد هم‌ترازی سیاره‌ای هستند که زمان سفرها را به‌میزان قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.

تقویت قدرت فضاپیما با گردش به‌دور مشتری

هم‌ترازی نادر آسمانی میان نپتون، اورانوس و مشتری در اوایل دهه ۲۰۳۰ رخ می‌دهد و این هم‌ترازی باعث می‌شود که فضاپیما در اطراف مشتری مانند تیری که از چله‌ی کمان رها می‌شود به مسیر خود به‌سمت دیگر سیارات ادامه دهد. این مسئله باعث کاهش زمان سفر می‌شود و فضاپیما می‌تواند در زمان طول‌عمر مفید ابزارها و سیستم‌های قدرتی خود –معمولاً ۱۵ سال- به‌خوبی به مقصد برسد. این کار باعث کاهش مصرف سوخت هم می‌شود و فضاپیما می‌تواند مجموعه‌ی کاملی از ابزارهای علمی را با خود حمل کند («سفر به غول‌های گازی» را ببینید). برای بهره‌گیری از این هم‌ترازی باید مأموریتی به سمت نپتون تا حدود سال ۲۰۳۱ و مأموریتی به‌سمت اورانوس تا میانه‌ی دهه‌ی ۲۰۳۰ انجام شود.

مارک هافستادتر، دانشمند سیاره‌شناس از آزمایشگاه Jet Propulsion در پاسادانا در کالیفرنیا، در جلسه‌ی لندن گفت: این زمان مناسب پرتاب است؛ ما نمی‌خواهیم این زمان را ازدست بدهیم. ولی زمان ما کوتاه است. ناسا محتمل‌ترین آژانس فضایی برای سرپرستی این نوع مأموریت‌های پرچمدار چندمیلیون دلاری مدِنظرِ دانشمندان است. به‌طور معمول ۷ تا ۱۰ سال طول می‌کشد تا این مأموریت آماده شود و هر چراغ‌سبز ناسا به این مأموریت به اولویت آن در برنامه‌ی کاوش ده‌ساله‌ی علوم سیاره‌ای در آژانس (Planetary Science Decadal Survey) بستگی دارد که در سال ۲۰۲۰ گزارش می‌شود. مأموریت به نپتون یا اورانوس با پیشنهادهای بازگرداندن یک نمونه از مریخ به زمین یا اکتشاف زهره رقابت می‌کند.

لِی فلچر، دانشمند سیاره‌شناس از دانشگاه لستر در انگلیس که در برگزاری همایش همکاری کرده،‌ می‌گوید: اما درحالی‌که دانشمندان مریخ و زهره چندین دهه کاوش می‌کنند، واقعا اورانوس و نپتون به حال خود رها شده‌اند، طوری که ما هنوز مراحل اولیه اکتشاف آنها را کامل نکرده‌ایم.

فلچر می‌گوید مأموریت به هر سیاره‌ای باید شامل چرخیدن در مداری به دور آن و ارسال حداقل یک کاوشگر به جو یا یکی از قمرهای آن باشد، مثل کاسینی-هویگنس، مأموریت مشترک ناسا و آژانس فضایی اروپا (ESA) در مورد زحل.

اسرار آبی

دانشمندان این دو سیاره را به‌خاطر اندازه و جرم مشابه دوقلو می‌پندارند. راوید هلد،‌ دانشمند سیاره‌شناس در دانشگاه زوریخ در سوییس در این جلسه گفت: اما کسی نمی‌داند که این دو چطور به هم شباهت دارند،‌ ترکیبات آنها یا نحوه‌ی شکل‌گیری آنها را نمی‌داند. مدل‌ها در پی توصیف ساختار درونی سیاره‌اند یا این‌که چرا با این‌که نپتون بسیار دورتر است از اورانوس گرم‌تر به‌نظر می‌رسد. هلد می‌گویند همه تصور می‌کنند که این دو از اشکال مختلف آب یا شاید یخ آمونیاک ساخته شده‌اند. اما واقعا نمی‌دانیم چطور است.

هانا ویکفورد، دانشمند محقق روی فراسیارت از دانشگاه بریستول در انگلیس، گفت: مأموریت عمده به‌مقصد غول‌های یخی می‌تواند از مطالعات فراسیاره‌ای نیز بهره ببرد. حدود ۴۰درصد فراسیاره‌های شناخته‌شده اندازه‌ی غول یخی دارند؛ شناخت اندازه و جو این سیارات چیزهایی درباره‌ی ساختار آنها آشکار می‌کند که باعث شناخت غول‌های گازی در منظومه‌ی شمسی خودی می‌شود.

نمایندگان حاضر در این جلسه موافقت کردند که از دیدن هر دو سیاره خوشحال خواهند شد، زیرا هر دوی آنها نتایج غنی‌ای به‌همراه دارد. بررسی‌ها نشان مي‌دهد که ارسال کاوش‌گر از این مأموریت به هر دو سیاره امکان‌پذیر است، اما به‌شکل بازدارنده‌ای گران خواهد بود. نپتون جذاب است، زیرا به‌نظر می‌رسد که قمر آن، تریتون، ازلحاظ زمین‌شناختی فعال است و ممکن است یک اقیانوس زیرسطحی از آب مایع داشته باشد.

هافستادتر گفت اما اورانوس –که میدان مغناطیسی غیرعادی‌ای دارد که نسبت به محور چرخش سیاره کج است- ویژگی‌های عجیب‌وغریب بیشتری نسبت به نپتون دارد که مدل‌های علمی موجود را به‌چالش می‌کشد. فلیچر می‌گوید اورانوس به‌عنوان مقصد پرتاب بعدی این سیاره را نیز به هدفی واقعی‌تر تبدیل می‌کند.

زیادی زود نیست؟

اما برخی نگران زمان‌بندی‌اند. فابیو فاواتا، رئیس بخش استراتژی، برنامه‌ریزی و هماهنگی اجتماعی در ESA، در این نشست گفت امروز روز پس از فردا است. او گفت که آژانس هم‌اکنون روی دو مأموریت عمده برای اوایل دهه ۲۰۳۰ کار می‌کند، بنابراین حتی اگر اولویت بعدی عملی شود، که وویجز ۲۰۵۰ نام دارد، توصیه می‌شود که بازدیدی از غول‌های یخی داشته باشد،‌ آژانس نمی‌تواند برنامه‌ی پرتاب داشته باشد.

وی افزود از طرف دیگر ESA می‌تواند در مأموریت تحت سرپرستی ناسا مشارکت کند، اما این همکاری مستلزم تصمیم آمریکا است. همچنین آژانس می‌تواند یک مأموریت سبک‌تر و ارزان‌تر،‌مثلاً به یکی از غول‌های یخی، داشته باشد. هافستادتر می‌گوید این کار می‌تواند دانش‌زیادی تولید کند اما مطالعه‌ی جامعی که دانشمندان به آن امیدوارند نیست.

اگر دانشمندان سیاره‌شناس این فرصت را ازدست دهند،‌ مجبورند تا اواسط دهه‌ی ۴۰ برای هم‌ترازی بعدی صبر کنند یا بر سیستم‌های پرتاب قوی‌تر مانند سیستم های پرتاب ناسا تکیه کنند، مانند سیستم پرتاب فضایی سنگین ناسا. اما این تکنولوژی هنوز درحال توسعه است.

هیدی همر، ‌اخترشناس سیاره‌ای و نایب‌رئیس اجرایی انجمن دانشگاه‌ها جهت تحقیق در ستاره‌شناسی در واشنگتن دی‌سی، موضوع دیگری را مطرح کرده که ممکن است دانشمندان با مأموریت دیگری به اورانوس مواجه شوند: شوخی‌هایی درباره‌ی نام سیاره. اما من واقعا فکر می‌کنم که با یک مشکل قانونی مواجهیم.

منبع:
https://www.nature.com/articles/d41586-020-00619-y

نویسنده: Elizabeth Gibney