Исследование Урана - Exploration of Uranus

Цветная фотография Урана, сделанная Вояджер 2 в 1986 году, когда он направился к планете Нептун

В исследование Урана до настоящего времени проводился исключительно с помощью телескопов и одинокого зонда. НАСА с Вояджер 2 космический корабль, который наиболее близко подошел к Уран 24 января 1986 г. Вояджер 2 обнаружил 10 луны, изучил холод планеты атмосфера, и изучил его кольцевая система, открывая два новых кольца. Он также сфотографировал пять больших спутников Урана, показав, что их поверхность покрыта ударные кратеры и каньоны.

Было предложено несколько специальных исследовательских миссий к Урану.[1][2] но по состоянию на 2020 год ни один не был одобрен.[3][4]

Вояджер 2

Основная статья: Вояджер 2

Вояджер 2 наиболее близко подошел к Урану 24 января 1986 года, пройдя на расстояние 81 500 км (50 600 миль) от вершины облаков планеты. Это был первый одиночный планетарный пролет зонда с тех пор, как Вояджер 1 закончил свое путешествие по внешним планетам в Сатурн луна Титан.

Уранская луна Миранда, изображение Вояджер 2

Уран - третья по величине планета в Солнечная система. Он вращается вокруг солнце на расстоянии около 2,8 миллиарда километров (1,7 миллиарда миль) и совершает один оборот по орбите каждые 84 года. Длина день на Уране по Вояджер 2 составляет 17 часов 14 минут. Уран отличается тем, что наклонен набок. Считается, что его необычное положение является результатом столкновения с телом размером с планету в самом начале Солнечной системы. история. Учитывая его странную ориентацию, полярные районы которого долгое время подвергались воздействию солнечного света или темноты и Вояджер 2 должен прибыть примерно во время Урана солнцестояние ученые не знали, чего ожидать на Уране.

О наличии магнитного поля на Уране не было известно до Вояджер 2с прибытие. Интенсивность поля примерно сравнима с земным, хотя от точки к точке она меняется гораздо сильнее из-за большого смещения от центра Урана. Своеобразная ориентация магнитного поля предполагает, что поле создается на промежуточной глубине внутри, где давление достаточно высокое, чтобы вода стала электропроводной. Вояджер 2 обнаружили, что одним из самых ярких влияний бокового положения планеты является его влияние на хвост магнитное поле, который сам наклонен на 60 градусов от планеты ось вращения. В магнитосферный хвост было показано, что вращение планеты закручивает ее в форму длинного штопора позади нее.

Радиация пояса на Уране были обнаружены по интенсивности, аналогичной поясам на Уране. Сатурн. Интенсивность излучения в поясах такова, что излучение быстро потемнеет (в течение 100000 лет) любой метан в ловушке ледяной поверхности внутренних луны и кольцо частицы. Возможно, это способствовало потемнению поверхностей лун и кольцевых частиц, которые имеют почти однородный серый цвет.

А Вояджер 2 изображение темных колец Урана

Вокруг залитого солнцем виден высокий слой дымки. столб, который также излучает большое количество ультрафиолетовое излучение, явление, получившее название «электросвечение». Среднее температура атмосферы планеты составляет около 59 К (−214,2 ° C). Удивительно, но освещенные и темные полюса и большая часть планеты показывают почти одинаковую температуру на вершинах облаков.

Вояджер 2 нашли 10 новых лун, в результате чего общее количество достигло 15. Большинство новолуний имеют небольшие размеры, диаметр самого большого из них составляет около 150 км (93 мили).

Луна Миранда, самая внутренняя из пяти больших лун, оказалось одним из самых странных тел, когда-либо виденных в Солнечной системе. Подробные изображения из Вояджер 2с облет Луны показал огромные овальные структуры, названные короны по бокам разломы глубиной до 20 км, террасированные слои и смесь старых и молодых поверхностей. Одна из теорий утверждает, что Миранда может быть реакцией материала из более раннего времени, когда Луна была разрушена сильным ударом.

Пять больших лун кажутся ледяными.Скала конгломераты, подобные спутники Сатурна. Титания отмечен огромными системами разломов и каньоны что указывает на некоторую степень геологический, вероятно, тектоническая активность в его истории. Ариэль имеет самую яркую и, возможно, самую молодую поверхность из всех лун Урана, а также, кажется, претерпел геологическую активность, которая привела к множеству долин разломов и тому, что кажется обширными потоками ледяного материала. Небольшая геологическая активность произошла на Умбриэль или Оберон судя по старым и темным поверхностям.

Все девять ранее известных кольца были изучены космическим аппаратом и показали, что кольца Урана заметно отличаются от колец в Юпитер и Сатурн. Кольцевая система может быть относительно молодой и возникла не одновременно с Ураном. Частицы, из которых состоят кольца, могут быть остатками луны, разбитой высокоскоростным ударом или разорван гравитационными эффектами. Вояджер 2 также обнаружил два новых кольца.

В марте 2020 года астрономы НАСА сообщили об обнаружении большого атмосферного магнитного пузыря, также известного как плазмоид, выпущен в космическое пространство с планеты Уран, после переоценки старых данных, записанных Вояджер 2 Космический зонд во время облета планеты в 1986 году.[5][6]

Предлагаемые миссии

Концепции миссии
к Урану		Агентство / странаТип
МУЗАЕКАорбитальный аппарат и
атмосферный зонд
OceanusНАСА / Лаборатория реактивного движенияорбитальный аппарат
ODINUSЕКАблизнецы орбитальные аппараты
Орбитальный аппарат NASA Uranus и зондНАСАорбитальный аппарат и
атмосферный зонд
Уран-следопытобъединенное Королевствоорбитальный аппарат
Межпланетный пролетный зондCNSAпролетный зонд

Список предыдущих и предстоящих миссий к внешней Солнечной системе можно найти на сайте Список миссий к внешним планетам статья.

Было предложено несколько миссий к Урану. Ученые из Лаборатория космических исследований Малларда в объединенное Королевство предложили совместное НАСА–ЕКА Уран-следопыт миссия на Уран. Призыв к запуску миссии среднего класса (класса M) на планету в 2022 году был подан в ЕКА в декабре 2010 года за подписями 120 ученых со всего мира. ЕКА ограничивает стоимость миссий M-класса на уровне € 470 миллионов.[7][3][8]

В 2009 году группа ученых-планетологов из НАСА Лаборатория реактивного движения усовершенствованные возможные конструкции орбитального аппарата "Уран" на солнечной энергии. Наиболее благоприятное окно для запуска такого зонда было бы в августе 2018 года с прибытием на Уран в сентябре 2030 года. Научный пакет может включать магнитометры, детекторы частиц и, возможно, камеру для визуализации.[9]

В 2011 г. Национальный исследовательский совет США рекомендовал Орбитальный аппарат и зонд Урана как третий приоритет для НАСА Флагманская миссия НАСА Десятилетний обзор планетарной науки Однако эта миссия считается менее приоритетной, чем будущие миссии на Марс и Юпитерианская система.[4][10][11]

Миссия к Урану - одно из нескольких предлагаемых вариантов использования беспилотного варианта тяжелого подъемника НАСА. Система космического запуска (SLS) в настоящее время в разработке. Сообщается, что SLS сможет запустить на Уран до 1,7 метрических тонн.[12]

В 2013 г. было предложено использовать электрический парус (E-Sail), чтобы отправить зонд входа в атмосферу на Уран.[13]

В 2015 году НАСА объявило, что начало технико-экономическое обоснование возможности орбитальных полетов к Урану и Нептуну с бюджетом в 2 миллиарда долларов в долларах 2015 года. По словам директора НАСА по планетарной науке Джима Грина, инициировавшего исследование, такие миссии будут запущены не раньше конца 2020-х годов и будут зависеть от их одобрения планетологическим сообществом, а также от способности НАСА предоставить ядерные источники энергии для космический корабль.[14] Концептуальные проекты такой миссии в настоящее время анализируются.[15]

МУЗА, задуманная в 2012 году и предложенная в 2015 году, представляет собой европейскую концепцию специальной миссии на планету Уран для изучения ее атмосфера, интерьер, луны, кольца, и магнитосфера.[16] Предлагается запускать с Ариана 5 ракета в 2026 году, прибудет на Уран в 2044 году и будет работать до 2050 года.[16]

В 2016 году была задумана еще одна концепция миссии, названная Происхождение и состав системы аналога экзопланеты Урана (OCEANUS), и в 2017 году он был представлен как потенциальный участник конкурса на будущее Программа New Frontiers миссия.[17]

Будущие окна запуска доступны между 2030 и 2034 годами.[18]

Китай планирует отправить свою первую исследовательскую миссию на Уран в 2046 году.[19]

использованная литература

  1. ^ «Возвращение к ледяным гигантам: исследование НАСА рассматривает миссии Урана и Нептуна». Планетарное общество. 21 июня 2017 г.. Получено 24 июн 2017.
  2. ^ «Заключительный отчет по исследованию миссии« Ледяной гигант »». НАСА / Лунно-планетный институт. Июнь 2017 г.. Получено 25 июн 2017.
  3. ^ а б Сазерленд, Пол (7 января 2011 г.). "Ученые планируют зонд Урана". Christian Science Monitor. Получено 16 января, 2011.
  4. ^ а б Дебора Забаренко (7 марта 2011 г.). "Планируйте миссии США на Марс, рекомендуется Луна Юпитер". Рейтер. Получено 13 марта, 2011.
  5. ^ Хэтфилд, Майк (25 марта 2020 г.). «Возвращаясь к данным о космическом корабле« Вояджер-2 », полученным за последние десятилетия, ученые находят еще один секрет. Спустя восемь с половиной лет своего грандиозного путешествия по Солнечной системе космический корабль НАСА« Вояджер-2 »был готов к еще одной встрече. Это было 24 января 1986 года, и вскоре он встретит таинственную седьмую планету, ледяной Уран ». НАСА. Получено 27 марта 2020.
  6. ^ Эндрюс, Робин Джордж (27 марта 2020 г.). «Уран выбросил гигантский плазменный пузырь во время визита« Вояджера-2 »- планета выбрасывает свою атмосферу в пустоту, сигнал, который был записан, но проигнорирован в 1986 году, когда мимо пролетал роботизированный космический корабль». Нью-Йорк Таймс. Получено 27 марта 2020.
  7. ^ Арридж, Крис (2010). "Следопыт Урана". Получено 10 января, 2011.
  8. ^ Официальный веб-сайт ЕКА: "Призыв к запуску миссии среднего размера в 2022 году". 16 января 2011 г. Проверено 16 января 2011 г.
  9. ^ Хофштадтер, Марк (2009). "Случай в пользу орбитального аппарата Урана и его отношение к спутниковой науке" (PDF). Получено 26 мая, 2012. Также проект.
  10. ^ «Перспективы и путешествия планетарной науки на десятилетие 2013-2022 гг.» (PDF) (Пресс-релиз). Национальные академии. 2011. Получено 7 марта, 2011.
  11. ^ Марк Хофштадтер, "Наука о ледяных гигантах: аргументы в пользу орбитального аппарата Урана", Лаборатория реактивного движения / Калифорнийский технологический институт, Отчет для группы экспертов по планетам-гигантам Decadal Survey, 24 августа 2009 г.
  12. ^ Гебхардт, Крис (20 ноября 2013 г.). «Новые варианты миссий SLS изучаются с помощью новой большой верхней ступени». NASAspaceflight.com.
  13. ^ Миссия зонда входа на Уран Fast E-sail
  14. ^ Леоне, Дэн (25 августа 2015 г.). «НАСА изучает Уран, орбитальные аппараты Нептуна». Космические новости.
  15. ^ Стивен Кларк «Уран, Нептун в прицелах НАСА для новой роботизированной миссии», Космический полет сейчас,25 августа 2015 г.
  16. ^ а б Боканегра-Бахамон, Татьяна (2015). «Миссия MUSE в системе Урана: раскрытие эволюции и образования ледяных гигантов» (PDF). Успехи в космических исследованиях. Bibcode:2015AdSpR..55.2190B. Дои:10.1016 / j.asr.2015.01.037.
  17. ^ Новые миссии класса Frontiers на Ледяных гигантах. К. М. Элдер, А. М. Брамсон, Л. В. Блюм, Х. Т. Чилтон, А. Чопра, К. Чу6, А. Дас, А. Дэвис, А. Дельгадо, Дж. Фултон, Л. Джозвиак, А. Хайят, М. Е. Ландис, Дж. Л. Моларо, М. Слипски, С. Валенсия11, Дж. Уоткинс, К. Л. Янг, С. Дж. Бадни, К. Л. Митчелл. Семинар «Планетарная наука о видении 2050», 2017 г. (Отчет LPI, № 1989).
  18. ^ Дэвис, Джейсон (21 июня 2017 г.). «Возвращение к ледяным гигантам: исследование НАСА рассматривает миссии Урана и Нептуна». Планетарное общество. Получено 31 июля 2020.
  19. ^ http://www.chinadaily.com.cn/china/2017-09/20/content_32245016.htm

Список используемой литературы

внешние ссылки