Зонд «Вояджер-2» 24 января 1986 года пролетел в 81,5 тысячи километров от Урана, и это пока единственный в истории случай нашего близкого рассмотрения этой планеты. У нее тогда нашли целый список ранее неизвестных спутников и колец, а главное — обнаружили особенности, которые по сей день непросто объяснить.
Например, выяснилось, что магнитное поле Урана не только смещено от его центра, но и сильно наклонено относительно оси вращения. В сочетании с широко известным впечатляющим наклоном самой этой оси (Уран «лежит на боку») это создает замысловатую картину. Кроме того, у Урана тогда не обнаружили внутреннего тепла, что тоже необычно. Наконец, в недрах некоторых его лун подозревают существование подледных океанов.
Для прояснения всех накопившихся за десятилетия вопросов об Уране и его системе разработана концепция миссии Uranus Orbiter and Probe. Она предполагает одновременный запуск к планете двух космических аппаратов: один станет его искусственным спутником, а другой спустится в атмосферу Урана и соберет там бесценную информацию.
Сегодняшний план предусматривает их запуск в 2031-2032 годах на ракете Falcon Heavy, гравитационный маневр у Юпитера для приобретения дополнительного ускорения и прибытие к Урану в 2044-2045 годах. Вот только все это, скорее всего, в намеченные сроки не состоится: зонды пока «в проекте». К началу следующего десятилетия они вряд ли будут готовы к запуску, что означает потерю шанса на использование гравитации Юпитера: при более позднем запуске он уже «уйдет» с траектории полета аппаратов.
Это сильно затягивает всю миссию. К Урану зонды долетят лишь к 2050-м годам, а ученые очень хотели бы успеть до середины века: в 2049-2050 годах в Северном полушарии планеты наступит весеннее равноденствие, и было бы интересно вблизи понаблюдать смену сезонов.
Особенно безнадежной сложившаяся ситуация стала выглядеть на фоне недавних сокращений бюджета NASA. Тем не менее в последние годы у исследователей ледяного гиганта появилась новая надежда: она связана с космической системой Starship, которую компания SpaceX Илона Маска разработала и испытывает сейчас для пилотируемых полетов на Марс. Как ее можно задействовать для отправки зондов к Урану, специалисты Массачусетского технологического института рассказали в недавней статье, представленной на конференции IEEE Aerospace в США.
По словам ученых, одна из главных особенностей Starship, которая может пригодиться для полета к Урану, — возможность дозаправки в космосе: «пустой» корабль отправляется на орбиту, затем к нему запускают такие же, заполненные топливом. Они по очереди стыкуются с основным и доставляют ему топливо, после чего Starship готов к путешествию по Солнечной системе.
Расчеты показали, что благодаря этому вполне можно обойтись без гравитационного разгона возле Юпитера: после семи-девяти сеансов дозаправки Starship способен самостоятельно долететь до самого Урана максимум за 10 лет. При этом рассматривают три варианта действий по прибытии. Один из них предполагает, что зонд после отделения выходит на нужную орбиту вокруг планеты сам, два других — что это за него проделывает Starship.
Значит, корабль должен будет тормозить в атмосфере. Он может делать делать это с помощью двигателей, но так получится большой расход топлива. Поэтому есть другой, весьма дерзкий способ — тормозить самим корпусом корабля: он трется об атмосферу и в итоге замедляется. Такая схема называется аэрозахватом. Она рискованная, но выгодная — всего за семь лет можно доставить к Урану до шести тонн полезного груза.