Уран. Почему нам пора отправляться к этой планете

До сих пор маршруты межпланетных экспедиций пролегали в стороне от Урана. Ситуация может измениться, пишет корреспондент BBC Future, если проект полета к далекому ледяному гиганту с токсичной атмосферой получит официальное одобрение.

За десятилетия изучения космоса Уран никогда не пользовался особо пристальным вниманием космических агентств – при планировании межпланетных полетов его неизменно обходили стороной. Земля отправляла экспедиции на Меркурий, Марс, Венеру, Сатурн и Юпитер. Даже к Плутону, который лишился статуса планеты восемь лет назад, прямо сейчас летит автоматический зонд. Уран же лишь раз удостоился мимолетного визита – в 1986 г. мимо него прошел аппарат Voyager 2 на пути к границам Солнечной системы.

Необычная планета

Такое невнимание к Урану несправедливо. В действительности это одна из наиболее интересных и удивительных среди известных нам планет.

"Уран отличается от других планет Солнечной системы, - говорит Ли Флетчер, научный сотрудник Оксфордского университета. – Он относится к одному из самых необычных типов небесных тел".

Уран в 60 раз превосходит Землю по размерам. Он представляет собой массу токсичных газов, таких как метан, аммиак и сероводород, сконцентрированных вокруг небольшого каменного ядра.

"На поверхности газовых планет, подобных Урану, не найти ни твердой почвы, ни жидкости, - объясняет Флетчер. – Там не существует четких границ между состояниями материи – по мере продвижения вглубь планеты вещество постепенно переходит от газообразного состояния к жидкому, а затем - к некоему подобию твердого тела".

Зима длиной в 42 года

Вокруг Урана обращаются 26 небольших спутников. У него имеется система из нескольких колец (менее эффектных, чем у Сатурна), а также слабая магнитосфера. Еще одной особенностью Урана является то, что он "лежит на боку". Всем планетам Солнечной системы свойственно некоторое отклонение оси вращения от плоскости орбиты – на Земле, например, эффект от такого отклонения наблюдается в виде смены времен года. У Урана же ось вращения ориентирована почти точно на Солнце. По словам Флетчера, это очень необычно.

"Вообразите мир, в котором зима длится 42 земных года, в течение которых Солнце ни разу не восходит над горизонтом, - говорит он. – При этом часть атмосферы не нагревается десятилетиями, что может привести к очень любопытным изменениям в ее свойствах".

Флетчер входит в состав международной научной группы, которая полагает, что Уран слишком долго был обделен вниманием. Команда включает ученых и инженеров из Европы, США и ряда других стран, в том числе - Японии. Они работают над проектом стоимостью 600 млн долларов, который собираются представить на рассмотрение Европейского космического агентства (ЕКА).

Суть предложения заключается в том, чтобы в ближайшие 10 лет отправить к Урану автоматическую станцию. Аппарат должен будет провести исследования атмосферы и магнитосферы планеты, а также сделать детальные снимки ее поверхности.

Кроме того, ученые собираются сравнить атмосферу Урана, представляющую собой "законсервированную" смесь газов, с атмосферами Земли и Юпитера в надежде получить более полное представление о том, в каких условиях произошло формирование Солнечной системы.

"Информация об Уране – один из недостающих элементов в нашем знании об образовании Вселенной, - говорит Флетчер. – Изучение структуры Урана, анализ состава его атмосферы и протекающих в ней процессов помогли бы нам составить более полную картину того, как возникают планеты".

Он добавляет: "Если мы не до конца понимаем принципы формирования планет в Солнечной системе, вряд ли нам удастся понять, как это происходит в других зведных системах".

Трудная задача

Почему же за всю историю космических исследований только одна экспедиция наведалась к Урану, да и то мимоходом? Причина проста - до него чрезвычайно трудно добраться.

Начать с того, что планета находится почти в 3 млрд км от Солнца, то есть в 20 раз дальше, чем Земля. При нынешнем уровне развития земных технологий любому космическому аппарату понадобится до 15 лет, чтобы долететь до Урана.

Учитывая, что на таком расстоянии энергия Солнца очень слаба, вместо солнечных батарей придется использовать источник ядерной энергии, который сложнее спроектировать и эксплуатировать.

На таком удалении аппарата от Земли возникнет и проблема с передачей и получением данных. Что выбрать – огромную антенну-тарелку на внешней поверхности станции или гигантский приемопередатчик на Земле? Или и то, и другое?

Еще одно серьезное препятствие – необходимость обеспечить постоянную работу центра управления экспедицией (включая группы специалистов, отвечающих за стадию полета и собственно за изучение Урана) в течение 10 или более лет от старта до прибытия на место.

И ведь мы еще даже не начали обсуждать бортовое оборудование экспедиции.

"Растущий энтузиазм"

Несмотря на то, что космические агентства рассматривают экспедицию на Уран в числе приоритетных, предыдущие подобные проекты, предложенные на рассмотрение ЕКА и американского НАСА, так и не были воплощены в жизнь – включая проект Uranus Pathfinder ("Исследователь Урана"), разработанный европейскими учеными в 2010 г. Где гарантия того, что нынешнее предложение ожидает успех?

"В 2010-м мы представили слегка сырой план экспедиции", - признается Крис Эрридж из Университетского колледжа Лондона, один из руководителей нынешнего проекта. Он отвечает на мои вопросы из Вашингтона, где находится на совещании по планированию будущей экспедиции.

"На этот раз у нас есть четкое понимание того, какие эксперименты мы собираемся проводить и какое оборудование для этого необходимо", - говорит он.

Детально проработанное предложение по экспедиции к Урану необходимо отправить в ЕКА до января 2015 г. "Нам предстоит гигантский объем работ: необходимо продумать все аспекты, от того, какую ракету-носитель использовать, до выбора орбиты вокруг Урана и приборов, которые нужно установить на аппарат, - говорит Эрридж. - Но мы отмечаем растущий энтузиазм по поводу нашего проекта".

Даже если ЕКА одобрит проект, станция будет запущена не раньше 2020 г. и достигнет Урана в середине 2030-х. И все же для Флетчера это все равно будет означать реализацию заветной мечты. "Сейчас мне 30 с небольшим лет, - говорит он. – Надеюсь, когда станция долетит до Урана, я по-прежнему буду заниматься космическими исследованиями – просто мне к тому времени стукнет уже 60 с чем-то".

Он подчеркивает: "Эпоха планетарных исследований не окончена. Люди продолжают работать над интересными идеями, подобными нашей".

Источник: Русская служба Би-би-си