Článek
Sonda UOP je vyvíjena jako velká strategická vědecká mise, což je vyjádřeno tím, že NASA ji má zařazenu do tzv. třídy Flagship, kam patří jakési „vlajkové lodě“ planetárního výzkumu s obsáhlým, všestranným a důkladným vědeckým programem. Během několikaletého výzkumu Uranova systému z oběžné dráhy by sonda měla několikrát proletět kolem každého z jeho hlavních měsíců.
Sonda se stane v pořadí již třetí umělou družicí studující zblízka obří planetu nezemského typu, a to po umělé družici Jupiteru, kterou se stala sonda Galileo, a po umělé družici Saturnu, kterou byla sonda Cassini.
U Uranu až kolem roku 2050?
Uvažovalo se také o konceptu podobně náročné mise Neptun Odyssey k planetě Neptun, která by se zabývala mnoha stejnými vědeckými cíli týkajícími se tzv. ledových obrů jako sonda UOP, ale z logistických a finančních důvodů byla upřednostněna právě mise k o něco bližší planetě Uran.
Astronomové ukázali skutečnou barvu planet Uran a Neptun
Někteří vědci považovali misi k Neptunu za přínosnější, protože jeho měsíc Triton, tedy svět, zřejmě obsahující podpovrchový oceán, je nadějnějším astrobiologickým cílem než měsíce Uranu – i když např. Ariel a Miranda jsou také možná oceánskými světy.
🚀🌌 #NASA’s Uranus Orbiter and Probe (UOP) mission is in jeopardy! With plans to explore Uranus's orbit and atmosphere, scientists are calling on the UK and @esa to join forces.
— OrbitalToday.com (@SpaceBiz1) June 14, 2024
Will international collaboration save this groundbreaking mission?👇 https://t.co/Agy5Zt0eQh
Nicméně před dvěma lety zveřejnila americká Národní akademie věd zprávu, která vyzvala NASA, aby jako prioritní vlajkovou misi vypustila sondu k Uranu. Názory akademie mají obrovský vliv, což vyvolalo tlak i na NASA.
| Uran a Neptun jsou v rámci typů planet klasifikovány jako ledoví obři – na rozdíl od plynných obrů jako Jupiter a Saturn. To znamená, že jejich vnitřek obsahuje kromě vodíku a hélia více „ledových“ složek, jako je voda, čpavek, metan, event. další molekuly tvořící led, které představují velkou část jeho hmotnosti. Mají asi čtyřikrát větší průměr než Země. | |||
| Ledoví obři jsou obecně nyní považováni za běžný a všudypřítomný typ exoplanet (planet mimo Sluneční soustavu) ve vesmíru, což vyvolává potřebu dalšího výzkumu tohoto typu planet i v našem solárním systému. Třetí kategorií planet ve Sluneční soustavě jsou vnitřní menší kamenné světy Merkur, Venuše, Země a Mars. |
Původní návrh počítal se startem UOP v roce 2031 pomocí jednorázové nosné rakety Falcon Heavy a následně s gravitačním urychlením u Země a Jupiteru, což by umožnilo přílet k Uranu v roce 2044.
Loni však NASA oznámila, že kvůli nedostatku produkce plutonia, které slouží sondám ke spolehlivé produkci energie daleko od Slunce, bude pravděpodobnější start UOP v polovině až na konci 30. let, což by přílet k Uranu odložilo až někam k roku 2050.
Zatím jedinou kosmickou sondou, která navštívila systém planety Uran, je Voyager 2. Sice pouze kolem něj krátce prolétla, resp. dokončila svůj průlet 24. ledna 1986, avšak přesto o Uranu a jeho měsících a prstencích nashromáždila velké množství informací. Od té doby se ale žádné další pozemské návštěvy Uranu nekonaly.
NASA už se sondou Voyager normálně komunikuje, anténa je ve správné pozici
Po pěti měsících poslala sonda Voyager 1 čitelná data
Klíčové vědecké otázky pro UOP
Celková počáteční hmotnost sondy UOP má každopádně činit kolem 7200 kilogramů včetně paliva (bez paliva asi 2800 kg), přičemž hmotnost vědeckého přístrojového zařízení orbitální části bude asi 60 kg.
Atmosférická sonda této mise o hmotnosti užitečného zařízení asi 20 kg bude studovat vertikální rozložení molekul tvořících mraky, teplotní průběh a rychlost větru v závislosti na hloubce. Sonda má zhruba tvar válce o délce sedm metrů a vejde se do krytu o průměru asi pět metrů.
The proposed mission to Uranus, the Uranus Orbiter and Probe (UOP), could double as a gravitational wave detector. By tracking the spacecraft's precise position during its 13-year journey, researchers hope to detect space-time distortions caused by gravitational waves. Improved… pic.twitter.com/Pj4UegC9oG
— Erika (@ExploreCosmos_) June 7, 2024
Družicová část mise (orbiter) ve spojení s atmosférickou sondou (probe) se bude zabývat celou řadou vědeckých otázek týkajících se všech aspektů systému Uranu:
Původ, vnitřek planety a její atmosféra
- Jak funguje atmosférická cirkulace v ledovém obrovi?
- Kdy, kde a jak se Uran zformoval, jak se vyvíjel, jak v minulosti migroval a jak získal svůj zvláštní sklon rotační osy k rovině oběžné dráhy?
- Jaké je složení Uranu v závislosti na vzdálenosti od jeho středu?
- Má nitro Uranu jasně oddělené vrstvy nebo zředěné jádro a může to souviset s jeho vznikem a sklonem rotační osy?
- Jaká je skutečná rychlost rotace Uranu, rotuje rovnoměrně a jak v jeho nitru probíhají větry?
Magnetosféra
- Jaký proces vytváří komplexní magnetické pole Uranu?
- Jaké jsou zdroje plazmatu, jaká je dynamika magnetosféry Uranu, jak magnetosféra interaguje se slunečním větrem?
Měsíce a prstence
- Jaké jsou vnitřní struktury a jaký je poměr hornin k ledu u velkých měsíců Uranu, které měsíce mají významné vnitřní zdroje tepla nebo možné oceány?
- Jak dnešní složení a vlastnosti Uranových měsíců vypovídají o jejich vzniku a vývoji?
- Jaké důkazy interakcí s vnějším prostředím povrchy měsíců vykazují?
- Jaké je složení, původ a historie prstenců Uranu?
Překvapení pro planetology: Sopky u rovníku Marsu pokrývá jinovatka
Planeta Uran je totiž v mnoha ohledech unikátní a odlišná od ostatních planet Sluneční soustavy. Zde jsou některé z jejích zvláštností:
- Nakloněná osa rotace: Uran má velmi zvláštní sklon rotační osy k rovině oběžné dráhy, zhruba 98 stupňů. To znamená, že se někdy doslova „valí“ po své oběžné dráze a občas rotuje bokem. Tento extrémní sklon způsobuje, že má velmi odlišná roční období v porovnání s ostatními planetami.
- Polární den a noc: Vzhledem k nakloněné ose panují na polovinách Uranu polární den a noc, které trvají přibližně 42 let, což je vlastně polovina jeho oběžné doby kolem Slunce (84 pozemských let).
- Studený svět: Uran je jednou z nejchladnějších planet ve Sluneční soustavě. Teploty v jeho atmosféře mohou klesnout až na -224 stupňů Celsia, což je nejnižší teplota zaznamenaná u jakékoli planety ve Sluneční soustavě, i když Uran není nejvzdálenější planetou od Slunce.
- Ledový obr: Uran je klasifikován jako ledový obr, na rozdíl od plynných obrů, jako jsou Jupiter a Saturn. To znamená, že obsahuje více „ledových“ složek, jako je voda, čpavek a metan, které tvoří velkou část jeho hmotnosti.
- Prstence: Uran má prstencový systém, podobný, jako má Saturn, ale je méně výrazný. Obsahuje 13 známých prstenců, které jsou velmi tmavé a slabé, což ztěžuje jejich pozorování.
- Magnetické pole: Magnetické pole Uranu je neobvyklé. Jeho osa je silně nakloněná a není centrálně umístěná, což vede ve výsledku ke složitému a asymetrickému magnetickému poli.
- Atmosféra: Atmosféra Uranu se skládá převážně z vodíku a hélia, s menším množstvím metanu, který dává planetě její modrozelenou barvu. Atmosféra také obsahuje stopy dalších uhlovodíků.
- Měsíce: Uran má 27 známých měsíců, z nichž většina je pojmenována po postavách z děl Williama Shakespeara a Alexandera Popea. Některé z největších měsíců se jmenují Titania, Oberon, Umbriel, Ariel a Miranda.
- Pozorování a objevy: Uran byl první planetou objevenou pomocí teleskopu. Objevil ho v roce 1781 William Herschel. Jeho odlišnosti byly později často zkoumány, zejména během průletu kosmické sondy Voyager 2 v roce 1986.
Tyto jedinečné vlastnosti dělají z Uranu fascinující objekt pro studium a pochopení planetárních systémů.
Prstence planety Uran už nejsou skryté. Webbův teleskop nabízí nový, detailní pohled
Spolupráce USA, Velké Británie a EU na sondě
Je důležité ještě zmínit, že byli nyní podle listu The Guardian vyzváni též britští a evropští vesmírní vědci, aby se připojili k misi NASA k Uranu. Výzva byla zveřejněna v předním vědeckém časopise Nature, a to ve speciálním úvodníku, který vyzval Evropskou kosmickou agenturu (ESA) k vytvoření příslušného mezinárodního partnerství s NASA. Taková spolupráce by zajistila, že mise UOP bude dokončena včas a v rámci přijatelných nákladů. Vývoj mise bude trvat ještě 10 let a samotná cesta k Uranu si vyžádá asi ještě dalších 12 až 15 let.
Autoři úvodníku, Olivier Mousis, profesor astrofyziky na Univerzitě Aix-Marseille ve Francii, a americký astrofyzik Robin Canup ze Southwest Research Institute v Boulderu v Coloradu, v něm uvedli: „Nedostatek podstatného zapojení Evropy do takové vlajkové mise, která se uskuteční možná jednou za život, by výrazně podkopal postavení velké komunity evropských vědců, inženýrů a techniků zapojených do průzkumu vesmíru.“
Podobné evropsko-americké partnerství již má v historii svůj precedens. V roce 2004 vstoupila sonda NASA Cassini na oběžnou dráhu kolem Saturnu a poté vypustila sondu Huygens sestrojenou ESA. Ta pak na padáku přistála na měsíci planety Titan a odhalila nám svět s křupavým a křehkým povrchem vytvořeným z pevných uhlovodíků a s jezery plnými uhlovodíků kapalných. Veleúspěšná mise Cassini-Huygens je považována za klasickou ukázku přínosů mezinárodní spolupráce v oblasti kosmických letů.
Mousis a Canup ve svém úvodníku tvrdí, že pokud se ESA nechopí šance připojit se přímo k americké misi k Uranu, mělo by být vytvořeno konsorcium jednotlivých evropských zemí, které by postavilo atmosférickou sondu, která by byla nakonec uvolněna z hlavní americké oběžné části a sestoupila by do nitra atmosféry Uranu. Velká Británie, která má dobré zkušenosti se zakládáním kooperativních projektů ve vesmíru, má podle nich dobré předpoklady k tomu, aby v takovém podniku hrála klíčovou roli.
Skončil jeden z největších vesmírných projektů: Cassini shořela v atmosféře Saturnu
Uvnitř Saturnova ledového měsíce je fosfor. Klíčový prvek pro život
