A bolygókutatóknak égetően szükségük van az Uránusz és a Neptunusz új tanulmányaira, mivel ezeket a jégóriás világokat nem látogatták meg az 1980-as évek végi Voyager-misszió óta. Ha megjelenik egy űrhajó, amely információforrássá válik ezekről a bolygókról, sokkal mélyebbre tud majd tekinteni az univerzumban. Egy vagy több ilyen űreszköz rádiójeleinek változásának szoros figyelemmel kísérésével a csillagászok potenciálisan a gravitáció hullámzását láthatják, amelyet az univerzum leghevesebb eseményei okoznak.
Az Uránuszról és a Neptunuszról készült egyetlen közeli felvételünk a Voyager 2 űrszondáról származik, amely az 1980-as évek végén elrepült e bolygók mellett. Azóta szondákat küldtünk a Merkúrra, küldetéseket a Jupiterre és a Szaturnuszra, mintákat gyűjtöttünk aszteroidákról és üstökösökről, és roverről-járóra indítottunk a Marsra.
De nem az Uránusz vagy a Neptunusz. A bolygótudósok egész generációja csak földi teleszkópokkal és a Hubble Űrteleszkóp alkalmankénti pillantásaival tudta tanulmányozni őket. Az egyetlen késés az, hogy a Neptunusztól és az Uránusztól való nagy távolság miatt hihetetlenül nehéz ott rakományokat indítani.
Ha a 2030-as évek elején elindítunk egy küldetést egy elég erős rakétával, például a NASA Space Launch Systemével, a küldetés alig két éven belül elérheti a Jupitert. Az egyik űrszonda két részre osztható, az egyik az Uránusz felé tartott (2042-ben érte el), a másik pedig a Neptunusz felé (2044-ben éri el pályáját). Ha a helyükre kerültek, szerencsével ezek a keringők több mint 10 évig képesek fenntartani állomásukat, akárcsak a híres Cassini-misszió a Szaturnusz felé.
További vizsgálatok
A jeges helyekre vezető hosszú utazás során ugyanazok az űrszondák egy egészen másfajta tudományba is betekintést nyújthatnak – a gravitációs hullámokba. A Földön a fizikusok lézersugarakat vernek vissza több mérföld hosszú pályákon, hogy megmérjék a gravitációs hullámok hosszát. Amikor a hullámok (amelyek fodrozódások magában a téridő szövetében) áthaladnak a Földön, váltakozva összenyomva és nyújtva eltorzítják a tárgyakat. A detektor belsejében ezek a hullámok enyhén változtatják a hosszukat a távoli tükrök között, és kis mértékben (általában egy atom szélességénél kisebb mértékben) befolyásolják a fény útját a gravitációs hullámok megfigyelőiben.
A Föld felé távoli űrmisszióval végzett rádiókommunikáció esetén a hatás hasonló. Ha egy gravitációs hullám áthalad a Naprendszeren, az megváltoztatja az űrrepülőgép távolságát, így a szonda valamivel közelebb kerül hozzánk, majd távolabb, majd ismét közelebb. Ha az űrszonda egész repülése során sugárzott volna, Doppler-eltolódást láttunk volna rádiókommunikációjának frekvenciájában. Ha két ilyen űrhajó egyidejűleg működne, akkor a csillagászok pontosabb megfigyeléseket tehetnének erről az eltolódásról.
Más szavakkal, ezek a távoli űrszondák kettős feladatot látnak el, mint a világ legnagyobb gravitációs hullám-megfigyelői.
A legnagyobb technológiai akadály az, hogy az űrhajó rádiófrekvenciáját hihetetlenül nagy pontossággal lehet mérni. A mérési képességünknek legalább 100-szor jobbnak kell lennie, mint amit a Cassini Szaturnusz elrepülése során elérhetnénk.
Bonyolultnak hangzik, de évtizedek teltek el a Cassini tervezése óta, és folyamatosan fejlesztjük kommunikációs technológiánkat. A fizikusok pedig most fejlesztik saját űralapú gravitációs hullámdetektoraikat, például a Laser Interferometer Space Antennát (LISA), amelyhez egyébként is hasonló technológiára lesz szükség. Mivel a jégóriás küldetése közel tíz évre van hátra, még több erőforrást fektethetnénk a szükséges technológiák fejlesztésébe.
Ha meg tudjuk törni az érzékenységi szintet, a gravitációs hullám detektor „karja” rendkívüli hosszúsága (szó szerint több milliárdszor hosszabb, mint a jelenlegi detektoraink) képes lesz számos szélsőséges esemény észlelésére az univerzumban.
Olvassa el még: