Exploración de Urano

La exploración de Urano se ha realizado hasta la fecha mediante telescopios y una sonda solitaria de la nave espacial Voyager 2 de la NASA , que realizó su aproximación más cercana a Urano el 24 de enero de 1986. La Voyager 2 descubrió 10 lunas , estudió la atmósfera fría del planeta y examinó su sistema de anillos , descubriendo dos nuevos anillos. También fotografió las cinco grandes lunas de Urano, revelando que sus superficies están cubiertas de cráteres de impacto y cañones .

Se han propuesto varias misiones exploratorias dedicadas a Urano, ^{[1] [2]} pero hasta 2023 ^[actualizar]ninguna ha sido aprobada. ^{[3] [4]}

La Voyager 2 se acercó a Urano por última vez el 24 de enero de 1986, cuando se acercó a 81.500 km (50.600 millas) de las nubes del planeta. Fue el primer sobrevuelo planetario en solitario de la sonda desde que la Voyager 1 terminó su recorrido por los planetas exteriores en la luna Titán de Saturno .

Urano es el tercer planeta más grande y el cuarto más masivo del Sistema Solar . Orbita alrededor del Sol a una distancia de aproximadamente 2.800 millones de kilómetros (1.700 millones de millas) y completa una órbita cada 84 años. La duración de un día en Urano, medida por la Voyager 2, es de 17 horas y 14 minutos. Urano se distingue por el hecho de que está inclinado sobre un lado. Se cree que su posición inusual es el resultado de una colisión con un cuerpo del tamaño de un planeta en los inicios de la historia del Sistema Solar . Dada su extraña orientación, con sus regiones polares expuestas a la luz solar o a la oscuridad durante largos períodos y la Voyager 2 programada para llegar cerca del momento del solsticio de Urano , los científicos no estaban seguros de qué esperar de Urano.

La presencia de un campo magnético en Urano no se conocía hasta la llegada de la Voyager 2. La intensidad del campo es aproximadamente comparable a la de la Tierra, aunque varía mucho más de un punto a otro debido a su gran desplazamiento respecto del centro de Urano. La peculiar orientación del campo magnético sugiere que el campo se genera a una profundidad intermedia en el interior, donde la presión es lo suficientemente alta como para que el agua se vuelva conductora de electricidad. La Voyager 2 descubrió que una de las influencias más llamativas de la posición lateral del planeta es su efecto sobre la cola del campo magnético , que a su vez está inclinada 60 grados respecto del eje de rotación del planeta . Se demostró que la cola magnética está retorcida por la rotación del planeta en una forma alargada de sacacorchos detrás del planeta.

Se descubrió que los cinturones de radiación de Urano tienen una intensidad similar a los de Saturno. La intensidad de la radiación dentro de los cinturones es tal que la irradiación oscurecería rápidamente (en el plazo de 100.000 años) cualquier metano atrapado en las superficies heladas de las lunas interiores y las partículas de los anillos . Esto puede haber contribuido al oscurecimiento de las superficies de las lunas y las partículas de los anillos, que son de color gris casi uniforme.

Se detectó una alta capa de neblina alrededor del polo iluminado por el Sol , que también irradiaba grandes cantidades de luz ultravioleta , un fenómeno denominado "electroluminiscencia". La temperatura media de la atmósfera del planeta es de unos 59 K (−214,2 °C). Sorprendentemente, los polos iluminados y oscuros, y la mayor parte del planeta, muestran casi la misma temperatura en las cimas de las nubes.

La Voyager 2 descubrió 10 lunas nuevas, lo que eleva el total a 15. La mayoría de las lunas nuevas son pequeñas; la más grande mide unos 150 km (93 mi) de diámetro.

La luna Miranda , la más interna de las cinco grandes, resultó ser uno de los cuerpos más extraños que se han visto hasta ahora en el Sistema Solar. Las imágenes detalladas del paso de la Voyager 2 por la luna mostraron enormes estructuras ovaladas llamadas coronas flanqueadas por fallas de hasta 20 km de profundidad, capas escalonadas y una mezcla de superficies antiguas y jóvenes. Una teoría sostiene que Miranda puede ser una reagregación de material de una época anterior, cuando la luna se fracturó por un impacto violento.

Las cinco grandes lunas parecen ser conglomerados de hielo y roca como los satélites de Saturno . Titania está marcada por enormes sistemas de fallas y cañones que indican algún grado de actividad geológica , probablemente tectónica, en su historia. Ariel tiene la superficie más brillante y posiblemente más joven de todas las lunas de Urano y también parece haber experimentado actividad geológica que dio lugar a muchos valles de fallas y lo que parecen ser extensos flujos de material helado. Ha ocurrido poca actividad geológica en Umbriel u Oberón , a juzgar por sus superficies antiguas y oscuras.

La sonda estudió los nueve anillos conocidos hasta ahora y demostró que los anillos de Urano son claramente diferentes de los de Júpiter y Saturno. El sistema de anillos puede ser relativamente joven y no haberse formado al mismo tiempo que Urano. Las partículas que forman los anillos pueden ser restos de una luna que se rompió por un impacto de alta velocidad o se desgarró por efectos gravitacionales . La Voyager 2 también descubrió dos nuevos anillos.

En marzo de 2020, después de reevaluar datos antiguos registrados por la Voyager 2, los astrónomos de la NASA informaron la detección de una gran burbuja magnética conocida como plasmoide , que podría estar filtrando la atmósfera de Urano al espacio. ^{[5] [6]}

Se han propuesto varias misiones a Urano. Los científicos del Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard del Reino Unido han propuesto la misión conjunta Uranus Pathfinder de la NASA y la ESA a Urano. En diciembre de 2010, se presentó a la ESA una convocatoria para una misión de clase media (clase M) al planeta que se lanzaría en 2022, con las firmas de 120 científicos de todo el mundo. La ESA limita el coste de las misiones de clase M a 470 millones de euros . ^{[7] [3] [8]}

En 2009, un equipo de científicos planetarios del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA propuso posibles diseños para un orbitador de Urano alimentado con energía solar. La ventana de lanzamiento más favorable para una sonda de este tipo habría sido en agosto de 2018, con llegada a Urano en septiembre de 2030. El paquete científico habría incluido magnetómetros, detectores de partículas y, posiblemente, una cámara de imágenes. ^[9]

En 2010, los científicos del Laboratorio de Física Aplicada propusieron la sonda de reconocimiento orbital Herschel del sistema uraniano, fuertemente influenciada por la sonda New Horizons , y cuyo lanzamiento está previsto para abril de 2021. ^{[10] [11]}

En 2011, el Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos recomendó un orbitador y sonda a Urano como la tercera prioridad para una misión insignia de la NASA por parte del NASA Planetary Science Decadal Survey . Sin embargo, esta misión se consideró de menor prioridad que las futuras misiones a Marte y al sistema joviano , que luego se convertirían en Mars 2020 y Europa Clipper . ^{[4] [12] [13]}

Una misión a Urano es uno de los varios usos propuestos que se están considerando para la variante no tripulada del Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS) de carga pesada de la NASA que actualmente se encuentra en desarrollo. Según se informa, el SLS sería capaz de lanzar hasta 1,7 toneladas métricas a Urano. ^[14]

En 2013, se propuso utilizar una vela eléctrica (E-Sail) para enviar una sonda de entrada atmosférica a Urano. ^[15]

En 2015, la NASA anunció que había iniciado un estudio de viabilidad sobre la posibilidad de realizar misiones orbitales a Urano y Neptuno, con un presupuesto de 2.000 millones de dólares en dólares de 2015. Según el director de ciencia planetaria de la NASA, Jim Green, que inició el estudio, dichas misiones se lanzarían a finales de la década de 2020 como muy pronto, y dependerían de su aprobación por parte de la comunidad científica planetaria, así como de la capacidad de la NASA para proporcionar fuentes de energía nuclear para la nave espacial. ^{[16] Actualmente [ ¿cuándo? ]} se están analizando los diseños conceptuales para una misión de este tipo . ^[17]

MUSE , concebido en 2012 y propuesto en 2015, es un concepto europeo para una misión dedicada al planeta Urano para estudiar su atmósfera , interior, lunas , anillos y magnetosfera . ^[18] Se sugiere que se lance con un cohete Ariane 5 en 2026, llegando a Urano en 2044 y operando hasta 2050. ^[18]

En 2016, se concibió otro concepto de misión, llamado Orígenes y composición del sistema análogo de exoplanetas de Urano (OCEANUS), y se presentó en 2017 como un posible concursante para una futura misión del programa Nuevas Fronteras . ^[19] Los estudiantes de la Universidad de Purdue lanzaron su versión de clase Flagship de OCEANUS en esa época; presentaba más del doble de instrumentos en un diseño más compacto con una antena de alta ganancia más grande, así como dos sondas atmosféricas para Saturno y Urano en lugar de la única sonda uraniana del concepto anterior. ^[20]

En 2020 se presentó otro concepto de misión de la clase New Frontiers. Se llama QUEST (Quest to Uranus to Explore Solar System Theories) y, como afirman sus autores, es más realista que las propuestas anteriores de este tipo. Prevé el lanzamiento en 2032 con asistencia gravitacional de Júpiter en 2036 y la llegada a Urano en 2045. Luego, la nave espacial entra en una órbita polar elíptica alrededor del planeta con un periapsis de aproximadamente 1,1 del radio de Urano. La masa seca de la nave espacial es de 1210 kg y lleva cuatro instrumentos científicos: magnetómetro , radiómetro de microondas , cámara gran angular y detector de ondas de plasma . ^[21]

En octubre de 2021, un equipo compuesto principalmente por personal del JPL y del Centro de Investigación Ames sugirió que se llevara a cabo otra misión de clase New Frontiers, preferiblemente a fines de la década de 2040, llamada Investigador de la Magnetosfera y las Lunas de Urano. ^[22]

En 2022, la misión de sonda y orbitador Urano (cuyo último diseño se publicó en junio de 2021) se colocó como la máxima prioridad para una misión insignia de la NASA por el Planetary Science Decadal Survey 2023-2032 , por delante del Enceladus Orbilander y el programa en curso Mars Sample Return , debido a la falta de conocimiento sobre los gigantes de hielo . ^[23]

En respuesta, en julio de 2023, un equipo de científicos de la Universidad Johns Hopkins propuso un orbitador de Urano llamado Plasma Environment, Radiation, Structure, and Evolution of the Uranian System (PERSEUS), que se centra principalmente en el entorno plasmático, magnético y heliofísico de Urano. El lanzamiento está previsto para febrero de 2031 y la llegada está fijada para mediados de 2043, con una masa seca estimada en 913,1 kg. ^[24]

Las ventanas de lanzamiento futuras están disponibles entre 2030 y 2034. ^[25]

China planea enviar su primera misión de exploración a Urano en 2045 como parte de Tianwen-4 . ^{[26] [27] [28]}

• Exploración de Mercurio
• Exploración de Venus
• Exploración de Marte
• Exploración de Júpiter
• Exploración de Saturno
• Exploración de Neptuno

• "Resultados científicos de Urano". Resultados científicos de la Voyager en Urano . NASA . Consultado el 27 de febrero de 2013 .
• Stone, EC; Miner, ED (1986). "El encuentro de la Voyager 2 con el sistema de Urano". Science . 233 (4759): 39–43. Bibcode :1986Sci...233...39S. doi :10.1126/science.233.4759.39. PMID  17812888. S2CID  32861151.
• Rick, Gore (1986). "La sonda Urano Voyager visita un planeta oscuro". National Geographic . 170 (2): 178–195. Código Bibliográfico :1986NaGe..170..178G.

• Sitio web de la NASA Voyager