Planētu zinātniekiem ļoti nepieciešami jauni Urāna un Neptūna pētījumi, jo šīs ledus milzu pasaules nav apmeklētas kopš Voyager misijas 1980. gadu beigās. Ja parādīsies kosmosa kuģis, kas kļūs par informācijas avotu par šīm planētām, tas arī spēs ieskatīties daudz dziļāk Visumā. Cieši uzraugot izmaiņas viena vai vairāku šādu kosmosa kuģu radiosignālos, astronomi, iespējams, varētu redzēt gravitācijas viļņus, ko izraisa daži no vardarbīgākajiem notikumiem Visumā.
Vienīgie Urāna un Neptūna tuvplāna attēli, ko esam ieguvuši no kosmosa kuģa Voyager 2, kas 1980. gadu beigās lidoja garām šīm planētām. Kopš tā laika mēs esam nosūtījuši zondes uz Mercury, misijas uz Jupiteru un Saturnu, savākuši asteroīdu un komētu paraugus un palaiduši roveru pēc rovera uz Marsu.
Bet ne Urāns vai Neptūns. Vesela planētu zinātnieku paaudze spēja tos izpētīt tikai ar uz zemes izvietotiem teleskopiem un neregulāriem ieskatiem no Habla kosmiskā teleskopa. Vienīgā kavēšanās ir tā, ka lielā attāluma dēļ līdz Neptūnam un Urānam ir neticami grūti tur palaist kravas.
Ja mēs uzsāktu misiju 2030. gadu sākumā ar pietiekami jaudīgu raķeti, piemēram, NASA kosmosa palaišanas sistēmu, misija varētu sasniegt Jupiteru nedaudz mazāk kā divu gadu laikā. Viens kosmosa kuģis varētu sadalīties divās daļās, viens virzās uz Urānu (sasniedzot to 2042. gadā), bet otrs uz Neptūnu (sasniedz savu orbītu 2044. gadā). Nonākot vietā, ar veiksmi šie orbīti var uzturēt savu staciju vairāk nekā 10 gadus, tāpat kā to darīja slavenā Cassini misija uz Saturnu.
Papildu pētījumi
Garajā ceļojumā uz šīm ledus vietām vienas un tās pašas kosmosa zondes var sniegt ieskatu arī pavisam citā zinātnē – gravitācijas viļņos. Uz Zemes fiziķi atstaro lāzera starus vairāku jūdžu garumā, lai izmērītu gravitācijas viļņu garumu. Kad viļņi (kas ir viļņi pašā telpas-laika audumā) iet caur Zemi, tie izkropļo objektus, pārmaiņus saspiežot un izstiepjot tos. Detektora iekšpusē šie viļņi nedaudz mainās garumā starp attāliem spoguļiem, nedaudz ietekmējot gaismas ceļu gravitācijas viļņu observatorijās (parasti mazāk nekā atoma platums).
Radiosakariem ar attālu kosmosa misiju atpakaļ uz Zemi efekts ir līdzīgs. Ja gravitācijas vilnis iet cauri Saules sistēmai, tas izmaina attālumu līdz kosmosa kuģim, liekot zondei atrasties mums nedaudz tuvāk, tad tālāk, tad atkal tuvāk. Ja kosmosa kuģis būtu raidījis visa lidojuma laikā, mēs būtu redzējuši Doplera radiosakaru frekvences maiņu. Ja divi šādi kosmosa kuģi darbotos vienlaicīgi, astronomi varētu iegūt precīzākus novērojumus par šo maiņu.
Citiem vārdiem sakot, šīs attālās kosmosa zondes var veikt dubultu pienākumu kā pasaulē lielākās gravitācijas viļņu observatorijas.
Lielākais tehnoloģiskais šķērslis ir spēja izmērīt kosmosa kuģa radio frekvenci ar neticami augstu precizitāti. Mūsu spējai to izmērīt vajadzētu būt vismaz 100 reižu labākai, nekā mēs varētu sasniegt Cassini Saturna aplidošanas laikā.
Tas izklausās sarežģīti, taču ir pagājuši gadu desmiti kopš Cassini izstrādes, un mēs nepārtraukti pilnveidojam savu sakaru tehnoloģiju. Un tagad fiziķi izstrādā savus kosmosa gravitācijas viļņu detektorus, piemēram, lāzera interferometra kosmosa antenu (LISA), kam jebkurā gadījumā būs nepieciešama līdzīga tehnoloģija. Tā kā līdz ledus giganta misijai ir gandrīz desmit gadi, mēs varētu ieguldīt vēl vairāk resursu nepieciešamo tehnoloģiju izstrādē.
Ja mēs spēsim pārkāpt šo jutības līmeni, šīs gravitācijas viļņu detektora "rokas" neparastais garums (burtiski miljardiem reižu garāks nekā mūsu pašreizējie detektori) spēs atklāt daudzus ekstrēmus notikumus Visumā.
Lasi arī: