NASA’nın Uranüs Görevinin Zamanı Tükeniyor

Uranüs yalnız bir dünyadır. Yaklaşık kırk yıl önce, Voyager 2 uzay aracı bulut tepelerinin 81.800 kilometre yakınında uçtuğunda, buz devi kısa süreli bir ziyaretçi aldı. Uzay aracı, dış güneş sistemine doğru hızlanmadan önce gezegenin binlerce fotoğrafını çekti – esrarengiz bir dünyayı açığa çıkardı ve cevaplardan çok soruları gündeme getirdi. O zamandan beri oraya hiçbir uzay aracı girmedi. Santa Cruz’daki California Üniversitesi’nden gezegen bilimcisi Francis Nimmo, “Uranüs sistemi, haritamızda kalan büyük boş noktalardan biri” diyor. Ama bu değişmek üzere olabilir.

Geçen yıl Ulusal Bilimler, Mühendislik ve Tıp Akademileri bir on yıllık anket NASA’yı bir sonraki büyük ölçekli “amiral gemisi” görevini buz devine göndermeye çağırdı. Anket özellikle, bir uzay aracını Uranüs çevresinde yıllarca yörüngeye oturtacak ve gezegenin atmosferine dalacak bir sonda içeren 4,2 milyar dolarlık bir görev önerdi; galaksinin en yaygın gezegen türü olarak. Ama en büyük sıçrama Uranüs’ün dış güneş sistemindeki diğer pek çok buzlu cisim gibi yüzey altı sıvı su okyanuslarına ev sahipliği yapan en büyük uydularının derinliklerinde olabilir.

Uranüs artık NASA’nın görüş alanında olduğundan, dünyanın dört bir yanındaki gezegen bilimcileri geçen yılı yoğun tartışmalarla geçirdiler; görevin temel biliminin yanı sıra önceden yanıtlanması gereken kritik soruları tartıştılar. Umutlu ama pragmatik olmaya devam ediyorlar. Kongre hala fon tahsis etmedi ve saat işliyor. Güneşin gezegeni, halkalarını ve aylarını tamamen aydınlatacağı gündönümü sırasında buz devine ulaşmak için görevin on yıldan kısa bir süre içinde başlaması gerekiyor. Bu ölçekte bir görevi planlamak ve gerçekleştirmek için çok az bir zaman, özellikle de uzay ajansı zaten astronomik olarak kapsamlı bir yapılacaklar listesiyle doluyken.

Yine de bundan daha önemli olamazdı: Görev çok geç gelirse, gezegenin ve uyduların bazı bölümleri tekrar karanlığa karışacak. Cevaplarımız da öyle olacak.

Cezbedici İpuçları

Voyager 2, Uranüs’ün yanından geçtiğinde, güneş sistemindeki diğer gezegenlerin hiçbirine benzemeyen, devrilmiş, süt mavisi bir mermer ortaya çıkardı. Gezegenin üst atmosferi soğuktur – o kadar soğuktur ki, modeller daha uzaktaki Neptün’ün gerçekte neden Uranüs’ten daha sıcak olduğunu açıklayamaz. Bir düzineden fazla gizemli halka ile çevrilidir ve en az 27 ay barındırır; bunlardan bazıları, Frankenstein’ın canavarının ay versiyonları gibi bir yığın malzemeden birbirine dikilmiştir. Ama belki de en tuhafı, tarihinin bir noktasında buz devinin devrilerek yan dönerek bırakılmış olmasıdır. Nimmo, “Dünya üzerindeki Ay’ı oluşturan etki gibi çok muhteşem bir olay olmalı – ama steroidler üzerinde,” diyor.

Çarpışmayı daha iyi anlamak için bilim insanları gezegenin bulut tepelerinin altına bakmak istiyor. Olay, Uranüs’ün içini muhtemelen hırpaladığından, gezegenin yerçekimi alanındaki dalgalanmaları tespit edebilen bir yörünge aracı, dev çarpışmanın yarattığı herhangi bir iç anormalliğin haritasını çıkarabilecektir. Ek olarak, bilim adamları eski çarpışmanın gezegenin atmosferi üzerinde nasıl hala etkisi olabileceğini daha iyi anlamak istiyorlar. Yan yatmış bir dünya, bir kutbun güneş ışığında kavrulduğu, diğerinin ise karanlıkta donduğu aşırı mevsimler yaşayacaktır. Uranüs her 84 yılda bir güneşin etrafında döndüğü için, bu mevsimler onlarca yıl sürer ve kimya, bulutlar ve dolaşım kalıpları üzerinde sonuçları olan bilim adamlarının henüz hayal bile edemediği şekilde atmosferi etkiler. Böylece, yörünge aracı küresel gözlemler yaparken, sonda atmosferin içinden geçerek daha derinlerde ölçümler yapacak.

Gezegenin bu tür ayrıntılı gözlemleri, bilim adamlarının yalnızca Uranüs’ün ve onun buz devi Neptün’ün kökenlerini ve tarihlerini değil, aynı zamanda güneş sistemimizin evrimini ve kozmik bağlamını da anlamalarına yardımcı olacaktır. Her iki dünya da hayatlarının erken dönemlerinde göç etmiş olabilir, bu da güneş etrafındaki konumlarını değiştirmiş ve Dünya’ya ve diğer iç gezegenlere doğru su zengini kuyruklu yıldız yağmurları göndermiş olabilir. Daha genel olarak, Uranüs ve Neptün, her ikisi de bir gezegen sınıfını temsil edebilir. galaksi boyunca bol miktarda bulunur. Bilinen ötegezegenlerin kabaca %50’si buz devi büyüklüğündedir.

Yörünge aracı ayrıca, gezegenin bazı tahminlere göre fizik yasalarına meydan okuyormuş gibi görünen soluk halkalarını görüntülemek için dışarıya bakacaktır. Satürn’ün halkaları gibi, Uranüs’ün bilezikleri de gezegen ve uyduları ile yerçekimi etkileşimleri ile şekillendirilebilen sayısız buzlu parçacıklardan yapılmıştır. Ancak Uranüs’ün halkaları, bilim adamlarının normalde mümkün olması gerektiğini düşündüğünden çok daha dar. Bunları 50.000 km yarıçaplı ve sadece 10 km genişliğinde bir çember olarak düşünün. Idaho Üniversitesi’nden bir gezegen bilimci olan Matthew Hedman, “Bu olmamalı,” diyor. “Parçacıklar sadece birbirine çarpmalı ve yayılmalı. Bir şey, materyali belirli yerlerde tutuyor.” Halkaların arasına yerleştirilmiş küçük aylar olabilir. Uranüs’ün içindeki yerçekimi asimetrileri olabilir. Veya halkalar, olması gerektiğini düşündüğümüz kadar yayılmamış olabilir. Hedman, “Temel bir şeyi kaçırıyor olabiliriz,” diyor.

Bazı bilim adamları yörünge aracını küçük çoban uydularını aramak için kullanacakken, diğerleri gezegenin daha büyük uydularını inceleyecek. Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı’nda gezegen bilimcisi olan Kathleen Mandt, “Voyager, beklediğimizden tamamen farklı olan ay yüzeylerinin görüntülerini sağladı” diyor. Miranda’yı, derin çatlaklar, çukurlu düzlükler ve kesişen sırtlar taşıyan bir ay olarak, uzun zaman önce parçalanıp ancak daha sonra zayıf bir şekilde tekrar birleştirilmenin sessiz bir kanıtı olarak düşünün. Miranda’nın yapbozu andıran doğası, zayıf – ve bu nedenle nispeten sıcak – bir kabuğa işaret ediyor. Aslında, suyun erime noktasının üzerindeki ortam sıcaklıklarına ulaşmak için çok derin kazmaya gerek kalmayabilecek kadar sıcak. Bu nedenle, okyanusların Miranda ve diğer karmakarışık Uranüs uydularının içinde gizlenmesi mümkündür. Bu cezbedici olasılığı doğrulamak için, yörünge aracı, sıvı suyun iç çalkantılarının bir sonucu olarak alanlardan herhangi birinin değişip değişmediğini görmek için uyduların manyetik alanlarını izleyecektir. Ayrıca, devam eden jeolojik aktiviteyi aramak için ayların tüm yüzeylerini görüntüleyecek – Voyager 2’nin yapamadığı bir şey.

Bu tarihi uzay aracı 1986’da buz devinin yanından geçtiğinde, her ayın yalnızca yarısını gördü. O sırada, gezegen ve birçok uydusu güney yaz gündönümündeydi, güney kutupları tamamen aydınlanmış ve kuzey kutupları karanlığa bürünmüştü. İngiltere’deki Leicester Üniversitesi’nden gezegen bilimcisi Leigh Fletcher, “Uranüs’ün uydularında, daha önce hiçbir gözün -insan veya robotik- göremediği bölgeler var” diyor. Doğal olarak, bilim adamları bir sonraki Uranüs görevinin sisteme güneş ışığının kuzey kutbundan güney kutbuna kadar tüm gezegeni ve uydularını yıkadığı ekinoksunda ulaşmasını istiyor. Bu tarih 2050’de. Ve bu çok uzak bir gelecekte gibi görünse de, bir görevin Uranüs’e olan uçsuz bucaksız mesafeyi kat etmesi için görece kısa sürede yerden kalkması gerekecek. Aslında, on yıllık araştırma, görevin 2032’ye kadar başlatılmasını tavsiye etti – uzay aracının Jüpiter’in muazzam yerçekimini kullanarak Uranüs’e doğru hız kazanmasına ve ekinokstan çok önce varmasına izin veren bir zaman çizelgesi, bu çığır açan mevsimsel geçişin tam bir görüntüsünü sağlıyor.

Güneşe Karşı Yarış

2032 lansman tarihini karşılamak, devasa bir çaba gerektirecektir. Ve bilim camiasının on yıldan daha kısa bir sürede hazır olup olmayacağı açık bir sorudur. Aksi takdirde, bilim adamları sistemi tüm görkemiyle görme fırsatını kaçırma riskiyle karşı karşıyadır ki bu özellikle endişe verici çünkü bir sonraki şans 2091’e kadar olmayacak.

Planetary Society uzay politikası şefi Casey Dreier, “Walmart’ta bir kredi kartını kaydırıp satın alıp bir araya getirebileceğiniz bir rafta duran Uranüs yörünge aracı yok” diyor. On yıllık araştırma, NASA’nın 2004’ten 2017’ye kadar Satürn’ün sistemini araştıran son derece başarılı Cassini görevine benzeyen bir uzay aracı önermesine rağmen, buz devi farklı bir canavar. Bilim adamlarının, sondayı koruyacak ve bilimi maksimize eden bir giriş hızına yavaşlatacak bir paraşüt ve bir ısı kalkanı tasarlamadan önce gezegenin üst atmosferi hakkında daha iyi teleskopik verilere ihtiyaçları olacak. Ayrıca atmosferin üst kısmı ile halkalar arasındaki tehlikeli kalıntıları araştırmaları gerekecek; bu bölge, görevin buz devinin etrafındaki yörüngeye başarılı bir şekilde girmek için geçmesi gereken bir bölgedir. Bu nedenle, James Webb Uzay Teleskobu da dahil olmak üzere birçok gözlemevi, önümüzdeki birkaç yıl içinde bakışlarını Uranüs’e çevirecek.

“Uranüs’ü dünyevi bakış açımızdan incelemek çok daha zor olduğu için, büyük, pahalı, ömür boyu şansa sahip uzay aracımız gerçekten ulaşmadan önce çevreyi karakterize etmeye çalışmak için cephaneliğimizdeki her şeyi ona atmalıyız. orada,” diyor Fletcher.

Bununla birlikte, nihayetinde, NASA’nın Uranüs misyonu için başarı ya da bozulma faktörü, teleskopik gözlemler ya da roket teknolojisi değil, daha çok finansman olacaktır. NASA’da cumhurbaşkanlığı bütçe talebi Geçen ayın başlarında yayınlanan ajans, görev için 2025 yılına kadar para bile talep etmeyeceğini, ardından talep edilen fon miktarının ılımlı bir şekilde artacağını belirtti. Dreier, “Bu sizi 2032’de bir lansmana götürmeyecek” diyor.

Bununla birlikte, gezegen bilimi topluluğu, ABD federal hükümetinin geleneksel olarak on yıllık anket tavsiyelerini kutsal kabul etmesi nedeniyle, uzay ajansının eninde sonunda bu görevi başlatacağına güveniyor. Örneğin son anket, topluluğun iki amiral gemisine öncelik vermesini tavsiye etti – biri Mars’tan numuneler getirmek için, diğeri Jüpiter’in buzlu ayı Europa’yı keşfetmek için. Bu önceliklerin her ikisi de gerçek görevlerde tezahür etti. Ancak bu tür dokunulmaz on yıllık ölçekli “yapılacaklar” listeleri de sorunludur. Halihazırda yapım aşamasında olan ve sıradaki bir Uranüs görevinin önünde olan iki amiral gemisi ile NASA’nın gezegen bilimi bölümü, muazzam miktarda bütçe stresi altında çalışıyor. Dreier, “Bu olağanüstü bir taahhüt,” diyor. Mars örneğinin iadesi için planların özellikle endişe verici olduğunu söylüyor, çünkü bu karmaşık görevin görece zamana duyarlı son teslim tarihlerinde çalışan uluslararası ortakları içeren çok aşamalı (ve milyarlarca dolarlık bütçesi) var. Böyle bir görev için, bir dereceye kadar aşımlar ve gecikmeler kaçınılmaz görünüyor ve çok ince bir gezegen bilimi portföyü için yıkıcı etkileri olabilir. “Bu nedenle, bir Uranüs amiral gemisi için finansmanı artırmak zor olacak – imkansız değil ama zor -” diyor.

Üstelik Mars ve Jüpiter, gezegen dizilişindeki tek konumlar değil. NASA yakında Venüs’e, Satürn’ün uydusu Titan’a ve hatta uzaktaki bir asteroide görevler başlatacak ve işgücünün sınırlarını zorlayacak. ruh Örneğin, bir asteroit ile buluşacak olan görev, gecikmiş kısmen yetersiz personel nedeniyle Haziran 2022’de. Uzay aracı fırlatılmaya hazırdı, roket hazırdı ve hava muhteşemdi. Ama orada yeterli işçi yoktu uzay aracının yazılımını zamanında tam olarak test etmek için kullanılabilir. Louis’deki Washington Üniversitesi’nden gezegen bilimci William McKinnon, “Bu, aşırı zenginlik” diyor. “Onaylanmış görevlerimiz, yeteneklerimiz ve harika hedeflerimiz var. Ancak her şeyi bir anda yoluna koymaya çalışmanın bile zor olduğu ortaya çıktı.”

Yine de McKinnon ve meslektaşları, Europa misyonu başladığında Uranüs’e odaklanmak için hem iş gücünde hem de bütçede bir boşluk açacağından umutlu. Ve Dreier, “şu anda biraz asık suratlı olması, değişemeyeceği anlamına gelmez” diyor. Şimdi Europa Clipper olarak adlandırılan NASA’nın Europa misyonunu işaret ediyor. 2010’ların çoğunda uzay ajansının bütçesi küçülüyordu; Europa’yı ziyaret etmek bankayı yıkma riskini taşıyordu ve geniş çapta neredeyse imkansız bir rüya olarak görülüyordu – en azından, misyonun birçok bilimsel savunucusu, neredeyse tek başına bir Cumhuriyetçi olan Teksas’ın o zamanki temsilcisi John Culberson şeklinde beklenmedik bir siyasi şampiyon bulana kadar. çaba için yüz milyonlarca dolar ayırdı. Europa Clipper bugün hazır ve gelecek yılın Ekim ayındaki lansmanını bekliyor.

Buz devlerinin de şampiyonlarını bulup bulmadıklarını zaman gösterecek. Dreier, “Bu zorlu bir savaş ama bunu daha önce yaptık,” diyor. “Bir Uranüs görevinden veri aldığımızda mezarımıza gireceğimizi varsaymamalıyız.”