Nächster Halt: Uranus! Die NASA plant eine Mission zur Erforschung eisiger Planeten. Wann wird es abfahren?

Uranus ist der von uns am zweitweitesten entfernte Planet im Sonnensystem. Seine Entfernung beträgt 17,38 bis 20,23 AE (astronomische Einheiten, 1 AE sind etwa 150 Millionen Kilometer). Es ist eine eisige Welt mit einer Oberflächentemperatur von nur 47 K oder -226 °C.

Alle Exoplaneten wurden bisher nicht von Menschen besucht, wohl aber von unbemannten Sonden mit menschlichen „Augen“. Im Jahr 1986 flog die unbemannte Raumsonde Voyager 2 der NASA nach mehr als achtjähriger Weltraumreise in die Nähe von Uranus und war an ihrem nächstgelegenen Punkt 81.500 Kilometer von der Spitze der Uranusatmosphäre entfernt.

Während der Erkundung von Voyager 2 wurden zehn neue Satelliten entdeckt und durch Fotografie und Ortung zahlreiche Daten über Uranus gesammelt, bevor dieser davonflog. Seitdem hat kein Mensch mehr Uranus besucht. Nun bereitet die NASA die Wiederaufnahme ihres Uranus-Erkundungsplans vor. Was für ein Plan wird es sein? Lassen Sie es uns gemeinsam herausfinden.

Lassen Sie uns zunächst über den Entdeckungsprozess des Uranus sprechen. Die Menschen der Antike entdeckten nur fünf außerirdische Planeten, nämlich Merkur, Venus, Merkur, Feuer und Saturn, weil diese fünf Planeten mit bloßem Auge sichtbar sind. Später erfanden die Menschen das Teleskop, mit dem sie weiter entfernte Planeten sehen konnten.

Am 13. März 1781 beobachtete der britische Astronom Friedrich Wilhelm Herschel mit einem selbstgebauten Teleskop im Hof ​​seiner Residenz den Sternenhimmel und sah einen neuen, sich bewegenden Stern. Zunächst dachte er, es handele sich um einen Kometen und meldete seine Entdeckung der Royal Society of London.

Nach Beobachtungen und Diskussionen mit anderen Astronomen wurde festgestellt, dass es sich nicht um einen Kometen, sondern um einen neu entdeckten Planeten handelte, einen der Hauptplaneten im Sonnensystem. Als Erstentdecker wurde Herschel von der Royal Society of London mit der Copley-Medaille ausgezeichnet. Der damalige englische König Georg III. legte großen Wert auf wissenschaftliche Entdeckungen und beschloss, Herschel ein Jahresgehalt von 200 Pfund zu zahlen. Er bat ihn außerdem, in die Nähe von Schloss Windsor zu ziehen, damit die königliche Familie sein magisches Teleskop als Augenweide nutzen könne.

200 Pfund entsprachen damals 24.000 Pfund im Jahr 2019, was zum aktuellen Wechselkurs etwa 200.000 Yuan entspricht. Herschel war davon tief bewegt und als man ihn nach seiner Meinung zur Namensgebung für Uranus fragte, gab er ihm ohne zu zögern den Namen „George III“, um König Georg III. für die Förderung seiner Karriere zu danken.

Nach mehreren Änderungen wurde Uranus schließlich nach Uranus, dem Gott des Himmels in der griechischen Mythologie, benannt, und Uranus ist der chinesische Name für Uranus.

Grundlegende Informationen zu Uranus: Das Wissen der Menschheit über Uranus basiert auf einigen unscharfen Fotos, die durch Teleskopbeobachtungen gewonnen wurden. Bisher war nur eine Sonde in der Nähe, und zwar Voyager 2. Als sie am 24. Januar 1986 Uranus am nächsten kam, betrug die Entfernung nur 81.500 Kilometer, weniger als ein Viertel der Entfernung zwischen uns und dem Mond, sodass sie viele wertvolle Informationen über Uranus erhielt.

Basierend auf einer umfassenden Analyse verschiedener Daten ist Uranus ein riesiger Gasplanet mit einem Durchmesser von 55.742 Kilometern, einem Volumen, das etwa 64-mal so groß ist wie das der Erde, und einer Masse, die etwa 14,5-mal so groß ist wie die der Erde. Seine Hauptstruktur besteht aus etwa drei Schichten: Der Kern ist ein Gesteinskern mit einem Radius von etwa 20 % des Radius von Uranus und einer Masse von nur dem 0,55-fachen der Erdmasse; Außerhalb des Gesteinskerns befindet sich der Eismantel, eine dichte, hochtemperierte Flüssigkeit aus Wasser, Ammoniak und Methaneis unter hohem Druck mit einer Dicke von etwa 30.000 Kilometern. Über dem Eismantel befindet sich die Atmosphäre des Uranus, die hauptsächlich aus 83 % Wasserstoff und 15 % Helium sowie 2 % Methan und Spuren anderer Gase besteht und eine Oberflächentemperatur von etwa -215 °C aufweist.

Voyager 2 entdeckte außerdem, dass die Windgeschwindigkeit auf Uranus 161 Kilometer pro Stunde erreicht, was einem Taifun der Kategorie 15 auf der Erde entspricht, und in die gleiche Richtung wie seine Rotation weht; Auch die Richtung der magnetischen Achse des Uranus unterscheidet sich von der anderer Planeten. Die Rotationsperiode des Uranus beträgt 17,4 Stunden und seine Umlaufzeit 84,0205 Erdenjahre.

Voyager 2 entdeckte außerdem zehn neue Uranus-Satelliten, wodurch sich die Gesamtzahl der Uranus-Satelliten auf 27 erhöht. Der größte Satellit, Titania, hat einen Durchmesser von 1.576,8 Kilometern, was etwa 45 % des Mondes entspricht. Einige Satelliten weisen sehr seltsame geologische Strukturen und intensive geologische Aktivitäten auf.

Uranus besitzt außerdem ein schwaches Ringsystem aus dunklem körnigem Material mit einem Durchmesser von etwa 10 Metern. Nach dem Saturnring ist dies der zweite Planetenring, der im Sonnensystem entdeckt wurde. Voyager 2 entdeckte auf der Grundlage der ursprünglichen 9 Ringe 2 neue Ringe. Nun hat man herausgefunden, dass dieser Ring aus 13 benannten kleinen Ringen besteht, von denen nur der ε-Ring der hellste ist und die übrigen sehr dunkel sind.

Tatsächlich handelt es sich dabei lediglich um die Oberfläche des Uranus. Die interne Situation ist lediglich eine theoretische Modellierung und die tatsächliche Situation auf einer tieferen Ebene des Uranus ist auf der Grundlage einiger bekannter Daten immer noch sehr blass.

Der Start eines speziellen Uranus-Erkundungsprogramms hat das Interesse der Wissenschaftler an Uranus neu entfacht, da unter den bisher über 5.000 bekannten Exoplaneten am häufigsten Planeten von der Größe des Uranus vorkommen. Wenn es also gelingt, die Geheimnisse des Uranus zu lüften, können wir mehr über die Planeten erfahren, die andere Sterne umkreisen.

Die National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine der USA veröffentlichten am 19. April einen Bericht, in dem die Ziele der Weltraumforschung für den Zeitraum von 2022 bis 2032 festgelegt wurden. Der Bericht schlug zwei große Missionen vor: den Start einer Sonde zum Uranus in den frühen 2030er Jahren und den Start einer Sonde zum Enceladus in den späten 1930er oder frühen 1940er Jahren.

Dieser Bericht basiert auf 527 White Papers, die von Planetenforschern aus den gesamten Vereinigten Staaten eingereicht wurden, sowie auf zwei Jahren Diskussion und Debatten von 97 Experten und kann daher als Machbarkeitsplan betrachtet werden. Amy Simon, eine Wissenschaftlerin am Goddard Space Flight Center der NASA, die an dem Bericht mitwirkte, sagte: „Diese Mission wird völlig umwälzend sein.“

Die Mission zur Erforschung des Uranus besteht darin, ihn zu verstehen und herauszufinden, was die starken Winde antreibt, die durch seine Atmosphäre wehen. Außerdem soll die innere Struktur des Uranus erforscht werden und es sollen die Ursachen für die Schwankungen des Magnetfelds, die Planetenringe und einige Satelliten ermittelt werden.

Da die Planeten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit um die Sonne kreisen, müssen Sie, wenn Sie einen Planeten näher und schneller erreichen möchten, auf den besten Zeitpunkt warten, der als Fensterperiode bezeichnet wird. Das Zeitfenster für Uranus liegt zwischen 2031 und 2034. Ein Start in diesem Zeitraum spart am meisten Zeit und Treibstoff.

Sollte die Mission also tatsächlich durchgeführt werden, könnte die Uranus-Sonde bereits 2031 ins All starten, und als Trägerrakete könnte die bereits ausgereifte Falcon-Heavy-Rakete zum Einsatz kommen.

Warten und Vorfreude Um eine so große Distanz wie die des Uranus zu erreichen, reicht es nicht aus, sich ausschließlich auf die Rakete oder die Sonde selbst zu verlassen, die Treibstoff zum Beschleunigen mit sich führt. Zur Beschleunigung ist es außerdem notwendig, den Gravitationsschleudereffekt der Planeten auf dem Weg zu nutzen. Andernfalls wird er durch die Schwerkraft der Sonne immer langsamer gezogen und das Ziel wird in weiter Ferne liegen.

Eine zum Uranus gesendete Sonde würde sich daher den enormen Gravitationsschleudereffekt von Venus und Jupiter zunutze machen, was voraussetzt, dass sich diese beiden Planeten zu diesem Zeitpunkt genau im Weg der Sonde befinden. Dadurch gewinnt die konkrete Wahl des Startzeitpunkts noch mehr an Bedeutung.

Nach dem derzeitigen Planungsverlauf der NASA soll die Sonde 2031 von der Erde starten, 2034 an der Venus und 2036 am Jupiter vorbeifliegen. Nachdem sie an Geschwindigkeit gewonnen hat, soll sie direkt zum Uranus fliegen und dort 2043 ankommen.

Für die erfolgreiche Umsetzung dieser Aufgabe bedarf es neben der Kraft von Wissenschaft und Technologie auch wirtschaftlicher Stärke. Das Gesamtinvestitionsbudget für diese Mission beträgt etwa 4,2 Milliarden US-Dollar. Aufgrund der Erfahrungen mit früheren astronomischen Erkundungsmissionen wird die endgültige tatsächliche Investition jedoch immer viel höher ausfallen. Das vor nicht allzu langer Zeit gestartete Webb-Weltraumteleskop beispielsweise verfügte über ein Anfangsbudget von lediglich 500 Millionen Dollar. Nach 20 Jahren Planungs- und Bauzeit wurde das Budget kontinuierlich erhöht und überschritt schließlich die 10-Milliarden-Dollar-Marke.

Daher glauben einige Leute, dass die NASA wahrscheinlich ihren alten Partner ESA zusammenbringen wird, um diese Mission zu erfüllen. Die Weltlage ist derzeit turbulent und es bleibt abzuwarten, ob diese Aufgabe letztendlich bewältigt werden kann. Was denkst du darüber? Willkommen zur Diskussion, danke fürs Lesen.

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