استكشاف أورانوس

استُكشف أورانوس حتى الآن بواسطة التلسكوبات ومركبة ناسا الفضائية فوياجر 2، التي قامت بأكبر اقتراب لها من أورانوس في 24 يناير عام 1986. اكتشفت فوياجر2 عشرة أقمار، ودرست غلاف الكوكب الجوي البارد، وفحصت نظام حلقاته، واكتشفت حلقتين جديدتين. وقد صوّرت أقمار أورانوس الخمسة الكبيرة، مبينةً أنّ سطحها مغطى بفوهات صدمية وأخاديد.

اقتُرح عدد من المهمات الاستكشافية لأورانوس ولكن لم يُوافق على أي منها حتى العام 2018.

فوياجر 2

قامت فوياجر 2 بأكبر اقتراب لها من أورانوس في 24 يناير عام 1986. وصلت لمسافة 81500 كيلومتر (50600 ميل) من القمم السحابية للكوكب. كان هذا أول تحليق كوكبي منفرد لمسبار، منذ حتى أنهت فوياجر1 جولتها للكواكب الخارجية في قمر زحل تايتان.

يشكل أورانوس ثالث أكبر كواكب المجموعة الشمسية. وهويدور حول الشمس على بعد 2.8 مليار كيلومتر (1.7 مليون ميل)، ويكمل دورة كاملة جميع 84 عام. قاست فوياجر2 طول اليوم على كوكب أورانوس وهويبلغ 17 ساعة و14 دقيقة. يتميز أورانوس بأنه مائل على جانبه. يُعتقد أنّ مسقطه غير العادي هونتيجة تصادمه مع جسم بحجم كوكب في بدايات تاريخ النظام الشمسي. بسبب توجهه الغريب وتعرض مناطقه القطبية للشمس أوالظلام لفترات زمنية طويلة ووصول فوياجر2 في وقت انقلابه، لم يتأكد الفهماء مما يتسقطون حتى يجدوه في أورانوس.

لم يكن وجود مجال مغناطيسي لأورانوس معروفاً حتى وصول فوياجر2. يمكننا القول أنّ شدة مجاله المغناطيسي مماثلة لشدة مجال الأرض. على الرغم من اختلاف هذه الشدة من نقطة لأخرى بسب انزياحها الكبير عن مركز أورانوس. يشير التوجه الغريب للحقل المغناطيسي إلى أنّ هذا الحقل تولّد في عمق متوسط في باطن أورانوس حيث الضغط مرتفع بشكل كافي ليصبح الماء موصلاً كهربائياً. وجدت فوياجر2 أنّ واحداً من أبرز التأثيرات البارزة لوضعية الكوكب الجانبية هوتأثيره على ذيل الحقل المغناطيسي، والذي يميل بحد ذاته بمقدار 60 درجة عن محور دوران الكوكب. تبين أنّ سبب التواء الذيل المغناطيسي خلف الكوكب هودوران الكوكب بشكل مفتاح لولبي.

عُثر على حزم إشعاعية في أورانوس ذات شدة مماثلة لمثيلاتها في زحل، شدة الإشعاعات في هذه الحزم هي كالإشعاع الذي يُعتّم (يجعل لونه داكناً) (خلال 100000 عام) الميثان المحصور في السطوح الجليدية للأقمار الداخلية وجسيمات حلقة أورانوس. من الممكن ساهم هذا في السطوح المظلمة للأقمار وجسيمات الحلقة، والتي تملك اللون الرمادي نفسه تقريباً.

اكتُشفت طبقة عالية من الضباب حول القطب المُشمس، الذي يشع كميات كبيرة من الضوء فوق البنفسجي، وتُعهد هذه الظاهرة ب‹‹التوهج الإلكتروني››. متوسط درجة حرار الغلاف الجوي حوالي 59 كلفن (-214.2 درجة مئوية). المفاجئ أنّ للأقطاب المظلمة والمضيئة وغالبية الكوكب درجة الحرارة نفسها تقريباً عند قمم السحب.

اكتشفت فوياجر2 عشرة أقمار جديدة، ليصل العدد الإجمالي للأقمار إلى 15 في ذلك الوقت. أغلب الأقمار الجديدة صغيرة الحجم، ويبلغ قطر أكبرها حوالي 150كيلومتر (93ميل).

اكتُشف القمر ميراندا، وهوأكثر الأقمار قرباً لأورانوس من بين الأقمار الخمسة الكبيرة، ليكون واحداً من أغرب الأجسام المعروفة في النظام الشمسي. أظهرت الصور التفصيلية التي التقطتها فوياجر2 لهذا القمر أثناء تحليقها بُنى إهليلجية ضخمة سُمّيت بالهالة محاطة بتصنادىت على عمق 20 كيلومتر (12ميل)، وطبقات مُدرّجة، ومزيج من الأسطح القديمة والحديثة. تقول إحدى النظريات أنّ ميراندا هوإعادة تراكم للمواد في وقت مبكر عند تحطمه بسبب اصطدام عنيف.

تظهر الأقمار الخمسة الكبيرة على أنها تكتلات صخرية جليدية مماثلة لأقمار زحل. يتميز تيتانيا بمجموعة تصنادىت وأخاديد ضخمة، وهي تشير إلى نشاط جيولوجي معين، من المحتمل حتىقد يكون نشاط تكتوني قديم. يملك أرييل أكثر السطوح لمعاناً وربماً حداثةً بين جميع أقمار أورانوس، ويظهر خضوعه لنشاط جيولوجي شكّل الكثير من الأودية المتصدعة وما يظهر أنه تدفقات واسعة من المواد الجليدية. وقع القليل من النشاط الجيولوجي في قمري أومبريل وأوبيرون بالنظر إلى أسطحها القديمة والمظلمة.

درست فوياجر2 الحلقات التسعة المعروفة سابقاً وأظهرت حتى حلقات أورانوس مختلفة كلياً عن حلقات زحل والمشتري. من الممكنقد يكون نظام الحلقات حديثاً نسبياً ولم يتشكل مع أورانوس في نفس الوقت. وربما تكون الجسيمات التي تشكل الحلقات بقايا قمر محطم بسبب تصادم عالي السرعة وربما تحطم بسبب التأثيرات الثنطقية. واكتشفت فوياجر2 حلقتين جديدتين أيضاً.

المهام المُقترحة

اقتُرح عدد من المهمات إلى أورانوس. فقد اقترح فهماء من مختبر مولارد لعلوم الفضاء في المملكة المتحدة مهمة أورانوس باثفيندر المشهجرة بين ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية إلى أورانوس. قُدّمت دعوة لوكالة الفضاء الأوروبية من أجل إرسال مهمة من الفئة المتوسطة إلى أورانوس في ديسمبر 2010 بتوقيع 120 عالماً من أنحاء العالم، على حتى تُطلق في عام 2022. حددت وكالة الفضاء الأوروبية تكلفة المهام المتوسطة بـ 470 مليون يورو.

في عام 2009، طوّر فريق من فهماء الكواكب من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا تصميماً لمتتبع مداري لأورانوس يعمل بالطاقة الشمسية. كانت نافذة الإطلاق الأفضل لمثل هذا المسبار في أغسطس 2018. وكان ليصل إلى أورانوس في عام2030. من الممكن تتضمن الحزمة الفهمية أجهزة قياس المغناطيسية، وكاشفات الجسيمات، وربما آلة تصوير.

في عام 2011، أوصى مجلس البحوث الوطني في الولايات المتحدة الأمريكية بمهمة المسبار والمتتبع مداري لأورانوس كمرتبة ثالثة من حيث الأولوية في برنامج مهمات ناسا فلاغ شيب عن طريق استبيان العقد للعلوم الكوكبية. ومع هذا، تُعتبر هذه المهمة ذات أولوية أقل بالمقارنة مع المهمات المستقبلية إلى المريخ والنظام الجوفياني (نسبةً إلى المشتري).

المهمة إلى أورانوس هي واحدة من الاستخدامات الكثيرة المقترحة قيد الدراسة لنظام الإطلاق الفضائي غير المأهول للمركبات الثقيلة التابع لناسا الذي يُطور حالياً. سيقدر هذا النظام على إطلاق 1.7 طن متري إلى أورانوس.

في عام 2013، اقتُرح استخدام شراع كهربائي لإرسال مسبار إلى داخل الغلاف الجوي لأورانوس.

أعربت ناسا في عام 2015 أنها بدأت دراسة الجدوى الاقتصادية لإمكانية إرسال مهمات مدارية إلى أورانوس ونبتون، بميزانية قدرها 2 مليار دولار. وحسب مدير فهم الكواكب في ناسا جيم غرين، الذي بدأ هذه الدراسة، ستنطلق هكذا مهمات في أواخر العشرينيات من القرن الواحد والعشرين بأسرع ما يمكن، وهي متوقفة على موافقة مجتمع العلوم الكوكبية عليها، وقدرة ناسا على تزويد المركبة بمصادر الطاقة النووية. وتُحلل حالياً التصاميم المبدئية لهذه المهام.

مركبة إم يوإس إي التي ابتُكرت فكرتها في 2012 واقتُرحت في 2015، وهي فكرة أوروبية للمهمات المكرسة للذهاب إلى أورانوس لدراسة غلافه الجوي، وأقماره الداخلية، وحلقاته، وغلافه المغناطيسي. اقتُرح إطلاقها عن طريق صاروخ أريان5 في عام 2026، وسيكون الوصول إلى أورانوس في عام 2044، والدوران حوله حتى 2050.

في عام 2016، وُضعت فكرة مهمة أخرى، دُعيت أصول وتكوين الأنظمة الكوكبية الخارجية التي تشبه أورانوس (أوشيانيس)، وقُدّمت في عام 2017 كمنافس محتمل لمهمة ‹‹برنامج الحدود الجديدة›› المستقبلية.

المراجع

^ "Revisiting the ice giants: NASA study considers Uranus and Neptune missions". Planetary Society. 21 June 2017. مؤرشف من الأصل في 16 مايو2019. اطلع عليه بتاريخ 24 يونيو2017.
^ "Ice Giant Mission Study Final Report". NASA / Lunar and Planetary Institute. June 2017. مؤرشف من الأصل في 28 أكتوبر 2019. اطلع عليه بتاريخ 25 يونيو2017.
^ Sutherland, Paul (January 7, 2011). "Scientists plan Uranus probe". كريستشن ساينس مونيتور. مؤرشف من الأصل في 20 سبتمبر 2019. اطلع عليه بتاريخ 16 يناير 2011.
^ Deborah Zabarenko (March 7, 2011). "Lean U.S. missions to Mars, Jupiter moon recommended". رويترز. مؤرشف من الأصل في 24 سبتمبر 2015. اطلع عليه بتاريخ 13 مارس 2011.
^ Arridge, Chris (2010). "Uranus Pathfinder". مؤرشف من الأصل في ثلاثة مارس 2019. اطلع عليه بتاريخعشرة يناير 2011.
^ ESA official website: "Call for a Medium-size mission opportunity for a launch in 2022". January 16, 2011. Retrieved January 16, 2011. نسخة محفوظةعشرة أكتوبر 2012 على مسقط واي باك مشين.
^ Hofstadter, Mark (2009). "The Case for a Uranus Orbiter and How it Addresses Satellite Science" (PDF). مؤرشف من الأصل (PDF) في 16 مايو2018. اطلع عليه بتاريخ 26 مايو2012. See also a draft.
^ "Vision and Voyages for Planetary Science in the Decade 2013-2022" (PDF) (Press release). أكاديمية وطنية. 2011. مؤرشف من الأصل (PDF) في 20 يناير 2017. اطلع عليه بتاريخ March 7, 2011.
^ Mark Hofstadter, "Ice Giant Science: The Case for a Uranus Orbiter", Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, Report to the Decadal Survey Giant Planets Panel, 24 August 2009 نسخة محفوظة أربعة مارس 2016 على مسقط واي باك مشين.
^ Gebhardt, Chris (November 20, 2013). "New SLS mission options explored via new Large Upper Stage". NASAspaceflight.com. مؤرشف من الأصل في 18 أغسطس 2019.
^ Fast E-sail Uranus entry probe mission
^ Leone, Dan (August 25, 2015). "NASA To Study Uranus, Neptune Orbiters". Space News.
^ Stephen Clark "Uranus, Neptune in NASA’s sights for new robotic mission", Spaceflight Now, August 25, 2015 نسخة محفوظةسبعة نوفمبر 2019 على مسقط واي باك مشين.
^ Bocanegra-Bahamón, Tatiana (2015). "MUSE Mission to the Uranian System: Unveiling the evolution and formation of ice giants" (PDF). Advances in Space Research. Bibcode:2015AdSpR..55.2190B. doi:10.1016/j.asr.2015.01.037. مؤرشف من الأصل (PDF) في 27 أبريل 2020.
^ New Frontiers-Class Missions to the Ice Giants. C. M. Elder, A. M. Bramson, L. W. Blum, H. T. Chilton, A. Chopra, C. Chu6, A. Das, A. Davis, A. Delgado, J. Fulton, L. Jozwiak, A. Khayat, M. E. Landis, J. L. Molaro, M. Slipski, S. Valencia11, J. Watkins, C. L. Young, C. J. Budney, K. L. Mitchell. Planetary Science Vision 2050 Workshop 2017 (LPI Contrib. No. 1989). "نسخة مؤرشفة" (PDF). Archived from the original on 16 ديسمبر 2019. اطلع عليه بتاريخ 17 نوفمبر 2019. صيانة CS1: BOT: original-url status unknown (link)