تشير دراسة جديدة إلى أنه من المتوقع أن تلعب مركبة الإطلاق الثقيلة "Starship" التي تختبرها شركة SpaceX دورًا رئيسيًا في قدرة النقل والتزود بالوقود المداري وأن تعمل كجسم حماية للمكابح الهوائية، وبالتالي تسريع تقدم مهمة استكشاف أورانوس الرئيسية المخطط لها التابعة لناسا.
لطالما اعتبر أورانوس و "عملاق جليدي" آخر من أكثر الأشياء التي تستحق الدراسة المتعمقة في النظام الشمسي. أدرج تقرير تخطيط علوم الكواكب لمدة 10 سنوات الصادر عن الأكاديمية الوطنية للعلوم في عام 2022 "مركب أورانوس المداري والمسبار" (UOP) كأولوية قصوى للبعثات الرئيسية. ومع ذلك، فإن الخطة التفصيلية لنافذة الإطلاق في ثلاثينيات القرن الحالي لم يتم الانتهاء منها بالكامل بعد، مما يترك مجالًا لـ "تدخل" جيل جديد من تكنولوجيا الإطلاق.
في الوقت الحاضر، لا يزال استكشاف البشر لأورانوس من مسافة قريبة محدودًا للغاية. وكانت آخر زيارة هي التحليق بالقرب من فوييجر 2 منذ ما يقرب من 40 عامًا، ولم تدخل المدار خلالها. أورانوس ونبتون هما الكوكبان الوحيدان في النظام الشمسي اللذان لم يستقبلا مطلقًا مركبة فضائية طويلة المدى. وهي تحتوي على الكثير من الأشياء المجهولة فيما يتعلق بتكوين الكوكب، والبنية الداخلية، وخصائص المجال المغناطيسي، وأنظمة الأقمار الصناعية. أورانوس نفسه مستلقي على جانبه ويدور، ومحور المجال المغناطيسي مائل ومنحرف عن مركز الكوكب. قد تكون هناك أيضًا محيطات تحت الأرض مغطاة بقذائف جليدية في مجموعتها التابعة. وفي الوقت نفسه، أصبحت الكواكب المشابهة لأورانوس من حيث الحجم والتركيب هي الأهداف الأكثر شيوعًا في عمليات البحث الحالية عن الكواكب الخارجية. يعتبر التحقيق المنهجي لأورانوس بمثابة "عينة" مهمة لفهم نظام الكواكب الخارجية الشبيهة بالأرض.
أكبر صعوبة في التخطيط لمهمة أورانوس هي ضغط الوقت والتكلفة الناتج عن المسافة. ويبلغ متوسط المسافة بين أورانوس والشمس حوالي 19 مرة مسافة الأرض. استغرقت فوييجر 2 أكثر من 9 سنوات ونصف للوصول إلى أورانوس في ذلك العام. وفقًا لتقديرات المهمة السابقة في مرحلة التخطيط العشرية، حتى لو اعتمدت على الصاروخ Falcon Heavy وتعزيزات الجاذبية الكوكبية المتعددة، فإن زمن الرحلة قد يتجاوز 13 عامًا. وهذا يعني أن الكاشف يحتاج إلى الحفاظ على التشغيل والدعم الأرضي لفترة طويلة أثناء عبوره الفضاء السحيق. التمويل والفرق الفنية الرئيسية دائمًا ما تكون "متصلة بالإنترنت" لأكثر من عشر سنوات، وهو ما يمثل تحديًا للإدارة والميزانية.
وفي هذا السياق، يعتبر ظهور السفن الفضائية أمرًا ممكنًا "لإعادة تشكيل" بنية المهمة. بعد العديد من الرحلات التجريبية والتحسينات، حققت المركبة الفضائية مؤخرًا اختبارًا أكثر نجاحًا. إذا سار تقدم المتابعة بسلاسة، فمن المتوقع أن يكون لديه القدرة على إطلاق مهام منتظمة بحلول نهاية هذا العقد، وبالتالي يصبح أحد منصات الإطلاق المرشحة لشركة UOP. في ورقة مقدمة إلى مؤتمر IEEE للفضاء، حلل فريق البحث أنه بالإضافة إلى امتلاكها قدرة حمل أقوى، تتمتع المركبة الفضائية أيضًا بخاصيتين مهمتين بشكل خاص لمهمة أورانوس: إحداهما هي القدرة على التزود بالوقود المداري، والأخرى هي القدرة على العمل كدرع حراري لإعادة الدخول والفرامل الهوائية. تم تصميم نظام المركبة الفضائية مع الأخذ في الاعتبار التزود بالوقود المداري، بحيث لا يحتاج إلى إرسال كل الوقود الدافع من الأرض إلى الفضاء مرة واحدة. ومن الناحية النظرية، يمكنها إرسال مجسات إلى أعماق النظام الشمسي الخارجي بشكل أسرع وأكثر كفاءة.
وتستكشف الورقة أيضًا فكرة مشاركة المركبة الفضائية بشكل مباشر في عملية إدخال مدار أورانوس. ويعتقد الباحثون أنه بفضل تصميم الحماية الحرارية للمركبة الفضائية لبيئات إعادة الدخول للأرض والمريخ، فإن لديها الفرصة لتكون بمثابة "جسم وقائي" للكبح الجوي لأورانوس بعد تعديلات معتدلة. وفي هذه الخطة، لن تنفصل المركبة الفضائية عن المسبار بعد استكمال تغيير المدار. وبدلاً من ذلك، سوف يطير إلى أورانوس مع UOP ويستخدم نظام الحماية الحرارية الخاص به ليكون بمثابة "مكابح هوائية" كبيرة لمساعدة المسبار على تقليل سرعته بشكل فعال وتحقيق التوقف عند المرور عبر الغلاف الجوي العلوي لأورانوس. تظهر الحسابات النموذجية أنه إذا تم دمج التزود بالوقود في المدار مع مكابح هوائية للمركبة الفضائية، فمن المتوقع أن يتم اختصار زمن الرحلة إلى أورانوس من حوالي 13 عامًا إلى حوالي 6 سنوات ونصف، ولن يعتمد بعد الآن على مساعدة الجاذبية للكواكب الأخرى أثناء الرحلة. حتى مع الأخذ في الاعتبار زيادة تكاليف التطوير والإطلاق لوجود مركبة فضائية "مرافقة"، فإن تكلفة التشغيل الإجمالية للمهمة قد تظل منخفضة بشكل كبير مقارنة بالخطة الحالية لأن زمن الرحلة انخفض إلى النصف.
ومع ذلك، لا تزال هناك العديد من الشكوك حول الانتقال من أفكار الورقة إلى المهام الفعلية. لا تزال شركة UOP بعيدة عن إنشاء المشروع رسميًا، كما أن النضج التكنولوجي للسفن الفضائية التي تقوم بمكابح هوائية معقدة في ظل الظروف الجوية لأورانوس ما زال بعيدًا عن الوصول إلى مرحلة الجدوى الهندسية. وعلى الرغم من أن المهمة تصنف على أنها "الأولوية الأولى" في الخطة العشرية، إلا أنه لا يزال من غير الواضح ما إذا كان يمكنها الحصول على الموافقة على التمويل كما هو مقرر وسط استمرار ضغوط الميزانية والاضطرابات الداخلية داخل الوكالة. بمجرد تفويت نافذة الإطلاق الرئيسية في ثلاثينيات القرن الحادي والعشرين، سيتم تأجيل وقت الإطلاق المثالي نسبيًا التالي إلى منتصف أربعينيات القرن الحالي، عندما تكون الفترة الزمنية من تحليق فوييجر 2 إلى الفحص القريب التالي قريبة من 70 عامًا. ويختتم المقال بالدعوة إلى أنه، بغض النظر عما إذا تم اعتماد المركبة الفضائية في نهاية المطاف، فإن دعم مهمة أورانوس الرئيسية يجب أن يصبح إجماعًا بين مجتمع علوم الكواكب العالمي والمؤسسات ذات الصلة، حتى لا نضيع فرصة قيمة لفهم هذا "العالم المهمل" بعمق.