Az Uránusz az elmúlt években a bolygókutatás egyik kiemelt célpontjává vált, miután a 2022-es amerikai Decadal Survey jelentés a következő évtizedek legfontosabb űrmissziós céljaként jelölte meg, ugyanakkor a 2030-as évekre tervezett indítási ablakhoz még mindig nem áll rendelkezésre végleges, finanszírozott küldetés.

Bár a csúszás első látásra kedvezőtlennek tűnhet, időközben olyan új hordozórakéta-rendszer fejlődik, amely alapjaiban alakíthatja át egy jövőbeli Uránusz-misszió tervezését, mivel a SpaceX Starship az utóbbi tesztek során jelentős előrelépést mutatott. Az MIT kutatói az IEEE Aerospace Conference konferencián bemutatott tanulmányukban azt vizsgálták, miként támogathatná a rendszer a tervezett Uranus Orbiter and Probe küldetést.

Keveset tudunk róla

Az Uránusz a Naprendszer egyik legkevésbé tanulmányozott bolygója, hiszen eddig csupán a Voyager–2 repült el mellette közel negyven évvel ezelőtt, miközben sem az Uránusz, sem a Neptunusz körül nem működött még hosszú távú keringő egység. A bolygó iránti tudományos érdeklődés ugyanakkor indokolt, mivel tengelye oldalra dőlve forog, mágneses tere szabálytalan, holdjai alatt pedig jeges kéreg alatti óceánok rejtőzhetnek, emellett az úgynevezett jégóriások a Tejútrendszerben is gyakori bolygótípusnak számítanak – jelenti a ScienceDaily.

A legnagyobb kihívást a hatalmas távolság jelenti, mivel az Uránusz a Naptól nagyjából tizenkilencszer messzebb kering, mint a Föld, így a Voyager–2-nek is több mint kilenc és fél évre volt szüksége egy egyszerű elrepüléshez. A modernebb, például Falcon Heavy rakétára és többszörös gravitációs hintamanőverekre építő tervek több mint tizenhárom éves utazási idővel számolnak, ami jelentősen növeli a költségeket és a finanszírozási, illetve személyzeti kockázatokat.

Az űrbeli üzemanyag-utántöltés lehetősége

A Starship egyik legfontosabb újítása az űrbeli üzemanyag-utántöltés lehetősége, amely lehetővé tenné, hogy a szonda ne kizárólag a startkor magával vitt hajtóanyaggal gazdálkodjon, hanem pályán feltöltve nagyobb sebességet érjen el. Bár ezt a képességet a rendszer még nem demonstrálta, a fejlesztési tervek szerint a következő évek tesztjei már ezt a technológiát is vizsgálhatják, ami új távlatokat nyithat a mélyűri küldetések előtt.

Az MIT tanulmánya emellett egy merészebb megoldást is felvet, amely szerint a Starship nem válna le a szondáról az indítást követően, hanem egészen az Uránuszig kísérné azt, majd a bolygó légkörében végrehajtott fékező manővernél hőpajzsként szolgálna. A Földre és a Marsra történő visszatéréshez tervezett hőálló kialakítás ebben az esetben az úgynevezett aerobraking során védené a rendszert, miközben a légköri súrlódás lelassítaná az űreszközt annyira, hogy az pályára állhasson, ne pedig elrepüljön a bolygó mellett.

Az űrbeli utántöltés

A számítások szerint az űrbeli utántöltés és a légköri fékezés kombinációja körülbelül hat és fél évre csökkentheti az utazási időt, ami nagyjából fele a korábbi tervekben szereplő időtartamnak, ráadásul szükségtelenné tenné a más bolygók melletti gravitációs hintamanővereket.

Bár a Starship bevonása növelné a küldetés összetettségét és kezdeti költségeit, a rövidebb repülési idő mérsékelheti a hosszú távú működési kiadásokat és csökkentheti a finanszírozási bizonytalanságokból fakadó kockázatokat.

Ennek ellenére a Uranus Orbiter and Probe jelenleg még távol áll a megvalósítástól, mivel sem az aerobraking ilyen jellegű alkalmazását nem tesztelték, sem a teljes küldetés nem kapott hivatalos költségvetési jóváhagyást, miközben a NASA 2025-ben is komoly pénzügyi kihívásokkal szembesül.

Ha a 2030-as évek indítási lehetősége kimarad, a következő kedvező ablak csak a 2040-es évek közepén nyílhat meg, ami közel hetvenéves szünetet jelentene az Uránusz közvetlen kutatásában.