Дослідження Урана

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Кольорова фотографія Урана, зроблена «Вояджером-2» в 1986 році.

Дослідження Урана в наш час здійснюються за допомогою телескопів. Повз Уран пролетів лише один космічний апарат — зонд НАСА «Вояджер-2»; максимальне наближення (на 81 500 км) відбулося 24 січня 1986 року[1]. «Вояджер-2» відкрив 10 супутників Урана, дослідив його холодну атмосферу і систему кілець, відкривши два нових кільця. Крім того, він також сфотографував п'ять великих супутників Урана і виявив, що їхні поверхні вкриті ударними кратерами й каньйонами.

Запропоновано низку спеціальних дослідницьких місій до Урана[2][3], але станом на 2023 рік жодна з них не була затверджена[4][5].

Хронологія відкрить в системі Урана[ред. | ред. код]

Дата Відкриття Першовідкривач
13.03.1781 Уран Вільям Гершель
11.01.1787 Титанія й Оберон Вільям Гершель
22.02.1789 Гершель згадує про кільця Урана Вільям Гершель
24.10.1851 Ариєль і Умбрієль Вільям Ласселл
16.02.1948 Міранда Джерард Койпер
10.03.1979 Система кілець Урана Відкрита групою дослідників
30.12.1985 Пак Стівен Сіннот і апарат «Вояджер-2»
03.011986 Джульєтта і Порція Стівен Сіннот і апарат «Вояджер-2»
09.01.1986 Крессіда Стівен Сіннот і апарат «Вояджер-2»
13.01.1986 Дездемона, Розалінда й Белінда Стівен Сіннот і апарат «Вояджер-2»
20.01.1986 Корделія й Офелія Річард Терріл і апарат «Вояджер-2»
23.01.1986 Б'янка Бредфорд Сміт і апарат «Вояджер-2»
06.09.1997 Калібан і Сікоракса Відкриті групою дослідників
18.05.1999 Пердіта Еріх Каркошка і апарат «Вояджер-2» (на знімках від 18.01.1986)
18.07.1999 Сетебос, Стефано і Просперо Відкриті групою дослідників
13.08.2001 Трінкуло, Фердинанд і Франциско Відкриті групою дослідників
25.08.2003 Меб і Купідон Марк Шоволтер і Джек Ліссауер
29.08.2003 Маргаріта Скотт Шеппард і Девід Джуїтт
23.08.2006 Темна пляма Урана[6] Космічний телескоп ім. Габбла і група дослідників

«Вояджер-2»[ред. | ред. код]

Докладніше: Вояджер-2

«Вояджер-2» максимально наблизився до Урана 24 січня 1986 року, пролетівши у 81 500 км він верхніх шарів хмар його атмосфери. Це був перший проліт повз планету після того, як «Вояджер-1» завершив свою подорож до зовнішніх планет на супутнику Сатурна Титані.

Уран — третя за розміром і четверта за масою планета Сонячної системи. Він обертається навколо Сонця на відстані близько 2,8 млрд км від нього і робить один оберт орбітою кожні 84 роки. Тривалість доби на Урані, виміряна «Вояджером-2», становить 17 годин 14 хвилин. Уран відрізняється тим, що обертається, «лежачи на боку». Вважається, що таке незвичне положення є результатом зіткнення з тілом розміром із планету на початку історії Сонячної системи. Через таку дивну орієнтацію — коли полярні регіони протягом тривалого часу піддаються впливу сонячного світла або темряви, а також через те, що «Вояджер-2» мав прибути приблизно в час сонцестояння Урана, — вчені не знали точно, якими проблемами супроводжуватиметься проліт зонда повз Уран.

Супутник Урана Міранда, знятий «Вояджером-2».

До прольоту «Вояджера-2» даних про магнітне поле Урана не було. Його інтенсивність порівнянна з земною, хоча магнітне поле Урана сильніше варіюється від точки до точки через його велике зміщення від центра Урана. Особлива орієнтація магнітного поля дає змогу припустити, що воно генерується на проміжних глибинах у його надрах, де тиск уже достатньо високий, щоб вода стала електропровідною. «Вояджер-2» виявив, що одним із найяскравіших наслідків його обертання «на боку» є його вплив на хвіст магнітного поля, який сам нахилений на 60° від осі обертання планети. Було показано, що обертання планети закручує магнітний хвіст у довгий «штопор» з протилежного від Сонця боку планети.

Виявлено, що радіаційні пояси Урана за інтенсивністю подібні до радіаційних поясів Сатурні. Інтенсивність випромінювання в межах поясів така, що опромінення швидко б (протягом 100 000 років) зробило темним будь-який метан, захоплений крижаними поверхнями внутрішніх супутників і частинками кільця. Це могло спричинити потемніння поверхонь супутників і частинок кільця, які мають майже рівномірно сірий колір.

Навколо освітленого Сонцем полюса виявлено високий шар серпанку, який також випромінює велику кількість ультрафіолетового світла — це явище отримало назву «електросвітіння». Середня температура атмосфери планети становить близько 59 К (−214,2 °C). Дивним є той факт, що температура на вершинах хмар на освітлених і темних полюсах, а також на більшій частині планети майже однакова.

«Вояджер-2» відкрив 10 нових супутників Урана, довівши їхню загальну кількість до 15 (на той час)[7][8]; через більш ніж 10 років на отриманих ним знімках було виявлено ще один, 11-й супутник — Пердіту[9]. Більшість нових супутників невеликі; найбільший має діаметр близько 150 км.

Зроблений «Вояджером-2» знімок темних кілець Уранаю

Міранда, внутрішній із п'яти великих супутників Урана, виявилася одним із найдивніших тіл Сонячної системи[10]. Детальні знімки, зроблені «Вояджером-2» під час прольоту повз неї, виявили величезні овальні структури, які отримали назву «корони» (coronae)[11][12], оточені розломами глибиною до 20 км, шарами терас і сумішшю старих і молодих поверхонь[10][13]. За однією з теорій, Міранда могла утворитися шляхом повторної агрегації матеріалу з більш раннього часу, коли її розколов потужний удар.

П'ять великих супутників Урана, як і супутники Сатурна, схоже, є конгломератами крижаних порід. На Титанії знайдено величезні системи розломів і каньйонів, що вказує на певний ступінь геологічної, ймовірно тектонічної активності в її історії. Арієль має найяскравішу і, можливо, наймолодшу поверхню з усіх супутників Урана і, схоже, теж пережив період геологічної активності, яка зумовила появу багатьох долин розломів і великих потоків крижаного матеріалу. На Умбрієлі й Обероні, судячи з їхніх старих і темних поверхонь, геологічна активність була незначною.

«Вояджер-2» досліджував усі дев'ять раніше відомих кілець Урана і виявив, що вони суттєво відрізняються від кілець Юпітера і Сатурна. Судячи з усього, система кілець Урана є відносно молодою і сформувалася не одночасно з Ураном. Частинки, з яких складаються кільця, імовірно, є рештками супутника, знищеного внаслідок зіткнення на високих швидкостях або розірваного гравітацією Урана. «Вояджер-2» виявив також два нових кільця[14].

У березні 2020 року астрономи НАСА, проаналізувавши старі дані, отримані космічним зондом «Вояджер-2» під час прольоту повз планету в 1986 році, повідомили про виявлення великої атмосферної магнітної бульбашки, так званого плазмоїда, що випускається в космічний простір з Урана[15][16].

Запропоновані місії[ред. | ред. код]

Концепції місій на Уран Організація/країна Тип
MUSE ЄКА Орбітальний та атмосферний зонд.
OCEANUS[en] НАСА/JPL Орбітальний зонд.
ODINUS[en] ЄКА Орбітальні зонди — близнюки навколо Урана та Нептуна.
Uranus Orbiter and Probe НАСА Орбітальний та атмосферний зонд.
Uranus Pathfinder[en] Велика Британія Орбітальний зонд.
Тяньвень-4[en] CNSA Пролітний зонд.

Запропоновано низку місій на Уран. Вчені з Космічної наукової лабораторії імені Малларда[en] (MSSL) у Великій Британії запропонували спільну місію НАСА і ЄКА Uranus Pathfinder[en] до Урана. У грудні 2010 року до ЄКА був поданий заклик до запуску у 2022 році місії середнього класу (М-класу), підписаний 120 вченими з усього світу. ЄКА обмежує вартість місій М-класу 470 мільйонами євро[17][18][19].

У 2009 році команда планетологів з Лабораторії реактивного руху (JPL) НАСА розробила проєкти орбітального апарата для дослідження Урана із живленням від сонячних батарей. Найсприятливіший час для запуску такого зонда був би у серпні 2018 року, а прибуття до Урана — у вересні 2030 року. До наукового пакета входили б магнітометри, детектори частинок і, можливо, камера для отримання зображень[20].

У 2011 році Національна дослідна рада США рекомендувала орбітальний апарат і зонд на Уран як третій пріоритет для флагманської місії НАСА в рамках Десятирічного огляду планетознавства[en] НАСА. Однак ця місія вважалася менш пріоритетною, ніж майбутні місії до Марса і системи Юпітера, які згодом дістали назви Марс 2020 і Europa Clipper[5][21][22].

Місія на Уран є одним із декількох запропонованих варіантів використання безпілотного варіанту важкої ракети-носія НАСА SLS, яка зараз розробляється. Як повідомляється, SLS буде здатна запускати на Уран до 1,7 метричної тонни вантажу[23].

У 2013 році було запропоновано використати електричне вітрило (E-Sail) для відправлення зонда для входу в атмосферу Урана[24].

У 2015 році НАСА оголосило про початок техніко-економічного обґрунтування можливості орбітальних місій до Урана і Нептуна в рамках бюджету обсягом 2 млрд доларів (за курсом на 2015 рік). За словами директора НАСА з планетарних наук Джеймса Гріна[en], який ініціював це дослідження, такі місії будуть запущені не раніше кінця 2020-х років, а вибір конкретних місій залежатиме від того, які з них схвалить спільнота планетологів і чи зможе НАСА забезпечити космічні апарати джерелами ядерної енергії[25]. Аналізуються концептуальні проєкти таких місій[26].

Місія MUSE, задумана у 2012 році й запропонована у 2015-му, є європейською концепцією спеціальної місії до Урана з метою вивчення його атмосфери, внутрішніх шарів, супутників, кілець і магнітосфери[27]. Місію пропонується запустити ракетою Ariane 5 у 2026 році; вона має прибути до Урана у 2044 році і працювати до 2050 року[27].

У 2016 році була розроблена ще одна концепція місії під назвою OCEANUS[en] (Origins and Composition of the Exoplanet Analog Uranus System). Вона представлена у 2017 році як потенційний претендент за програмою New Frontiers[28]. Концепція розроблена студентами Університету Пердью під час Літньої школи з планетології НАСА/JPL 2017 року. OCEANUS — це орбітальний апарат, який дасть змогу детально вивчити структуру магнітосфери та внутрішню будову планети, що було б неможливим при прольоті повз неї[29].

У 2022 році найвищим пріоритетом для флагманської місії НАСА в рамках Десятирічного огляду планетознавства[en] на 2023—2032 роки була визначена місія орбітального апарата та зонда для дослідження Урана. Через брак знань про крижані гіганти ця місія випередила проєкт Enceladus Orbilander[en] та поточну місію для повернення зразків з Марса[en] (MSR)[30][31].

Майбутні стартові вікна місій до Урана припадають на період між 2030 і 2034 роками[32].

Китай планує відправити свою першу дослідницьку місію на Уран у 2045 році в рамках проєкту «Тяньвень-4[en]»[33][34][35].

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. ↑ Voyager - Uranus Approach. voyager.jpl.nasa.gov (англ.). Процитовано 5 лютого 2024.
  2. ↑ Revisiting the ice giants: NASA study considers Uranus and Neptune…. The Planetary Society (англ.). Процитовано 5 лютого 2024.
  3. ↑ Hubbard, William. Ice Giants Decadal Study. NASA Solar System Exploration. Процитовано 5 лютого 2024.
  4. ↑ Scientists plan Uranus probe. Christian Science Monitor. ISSN 0882-7729. Процитовано 5 лютого 2024.
  5. ↑ а б Lean U.S. missions to Mars, Jupiter moon recommended. Reuters. 8 березня 2011. Архів оригіналу за 25 вересня 2022. Процитовано 11 лютого 2024. {{cite web}}: Недійсний |мертвий-url=dead (довідка) (англ.)
  6. ↑ published, Kathy Rages (26 жовтня 2006). Uranus Has a Dark Spot. Space.com (англ.). Процитовано 11 березня 2024.
  7. ↑ Voyager Mission Celebrates 30 Years Since Uranus - NASA (амер.). 22 січня 2016. Процитовано 6 лютого 2024.
  8. ↑ Laboratory, Voyager 2 Mission Team Scientists, Jet Propulsion. 1986: Voyager at Uranus. NASA Solar System Exploration. Процитовано 6 лютого 2024.
  9. ↑ Karkoschka, Erich (1 травня 2001). Voyager's Eleventh Discovery of a Satellite of Uranus and Photometry and the First Size Measurements of Nine Satellites. Icarus. Т. 151, № 1. с. 69—77. doi:10.1006/icar.2001.6597. ISSN 0019-1035. Процитовано 6 лютого 2024.
  10. ↑ а б Thomas, P. C. (1 березня 1988). Radii, shapes, and topography of the satellites of Uranus from limb coordinates. Icarus. Т. 73, № 3. с. 427—441. doi:10.1016/0019-1035(88)90054-1. ISSN 0019-1035. Процитовано 6 лютого 2024.
  11. ↑ pubs.geoscienceworld.org. doi:10.1130/g36124.1 https://pubs.geoscienceworld.org/geology/article/42/11/931/131415/Global-resurfacing-of-Uranuss-moon-Miranda-by. Процитовано 6 лютого 2024. {{cite web}}: Пропущений або порожній |title= (довідка)
  12. ↑ GSA press release - Geology posted online 16 September 2014. web.archive.org. 21 вересня 2014. Архів оригіналу за 21 вересня 2014. Процитовано 6 лютого 2024.{{cite web}}: Обслуговування CS1: bot: Сторінки з посиланнями на джерела, де статус оригінального URL невідомий (посилання)
  13. ↑ Encrenaz, Thérèse (28 листопада 2023). Les planètes - Les nôtres et les autres (French) . EDP Sciences.
  14. ↑ Voyager - Uranus Approach. voyager.jpl.nasa.gov (англ.). Процитовано 7 лютого 2024.
  15. ↑ Revisiting Decades-Old Voyager 2 Data, Scientists Find One More Secret - NASA (амер.). 25 березня 2020. Процитовано 7 лютого 2024.
  16. ↑ Andrews, Robin George (27 березня 2020). Uranus Ejected a Giant Plasma Bubble During Voyager 2’s Visit. The New York Times (амер.). ISSN 0362-4331. Процитовано 7 лютого 2024.
  17. ↑ www.mssl.ucl.ac.uk https://www.mssl.ucl.ac.uk/planetary/missions/uranus/. Процитовано 8 лютого 2024. {{cite web}}: Пропущений або порожній |title= (довідка)
  18. ↑ Scientists plan Uranus probe. Christian Science Monitor. ISSN 0882-7729. Процитовано 8 лютого 2024.
  19. ↑ ESA Science & Technology - Call for a Medium-size mission opportunity for a launch in 2022. sci.esa.int. Процитовано 8 лютого 2024.
  20. ↑ Wayback Machine (PDF). web.archive.org. Архів оригіналу (PDF) за 16 травня 2018. Процитовано 9 лютого 2024.
  21. ↑ Vision and Voyages for Planetary Science in the Decade 2013-2022 - NASA Science. science.nasa.gov (англ.). Процитовано 9 лютого 2024.
  22. ↑ https://www.spacepolicyonline.com/images/stories/PSDS%20GP1%20Hofstadter_Uranus%20Orbiter.pdf
  23. ↑ Bergin, Chris (21 листопада 2013). New SLS mission options explored via new Large Upper Stage. NASASpaceFlight.com (амер.). Процитовано 9 лютого 2024.
  24. ↑ Janhunen, Pekka; Lebreton, Jean-Pierre; Merikallio, Sini; Paton, Mark; Mengali, Giovanni; Quarta, Alessandro A. (2014-12). Fast E-sail Uranus entry probe mission. Planetary and Space Science. Т. 104. с. 141—146. doi:10.1016/j.pss.2014.08.004. Процитовано 11 лютого 2024.
  25. ↑ Leone, Dan (25 серпня 2015). NASA To Study Uranus, Neptune Orbiters. SpaceNews (амер.). Процитовано 11 лютого 2024.
  26. ↑ Uranus, Neptune in NASA’s sights for new robotic mission – Spaceflight Now (амер.). Процитовано 11 лютого 2024.
  27. ↑ а б https://mlaneuville.github.io/papers/Bocanegra+2015.pdf
  28. ↑ https://www.hou.usra.edu/meetings/V2050/pdf/8147.pdf
  29. ↑ Elder, C. M.; Bramson, A. M.; Blum, L. W.; Chilton, H. T.; Chopra, A.; Chu, C.; Das, A.; Davis, A.; Delgado, A. (1 лютого 2017). New Frontiers-Class Missions to the Ice Giants. Т. 1989. с. 8147. Процитовано 11 лютого 2024.
  30. ↑ www.nationalacademies.org https://www.nationalacademies.org/our-work/planetary-science-and-astrobiology-decadal-survey-2023-2032. Процитовано 11 лютого 2024. {{cite web}}: Пропущений або порожній |title= (довідка)
  31. ↑ Foust, Jeff (19 квітня 2022). Planetary science decadal endorses Mars sample return, outer planets missions. SpaceNews (амер.). Процитовано 11 лютого 2024.
  32. ↑ Revisiting the ice giants: NASA study considers Uranus and Neptune…. The Planetary Society (англ.). Процитовано 11 лютого 2024.
  33. ↑ published, Andrew Jones (22 вересня 2022). China wants to probe Uranus and Jupiter with 2 spacecraft on one rocket. Space.com (англ.). Процитовано 11 лютого 2024.
  34. ↑ China's Mars mission 'going smoothly', chief designer says - China - Chinadaily.com.cn. www.chinadaily.com.cn. Процитовано 11 лютого 2024.
  35. ↑ China's plans for outer Solar System exploration. The Planetary Society (англ.). Процитовано 11 лютого 2024.
Географія
NASA image of Uranus
NASA image of Uranus
Супутники
Астрономія
Відкриття
Дослідження
Інше
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Дослідження_Урана&oldid=42300875