Gli scienziati planetari hanno un disperato bisogno di nuovi studi su Urano e Nettuno, poiché questi mondi giganti di ghiaccio non sono stati visitati dalla missione Voyager alla fine degli anni '1980. Se appare un veicolo spaziale, che diventerà una fonte di informazioni su questi pianeti, sarà anche in grado di guardare molto più in profondità nell'universo. Monitorando da vicino i cambiamenti nei segnali radio di uno o più di questi veicoli spaziali, gli astronomi potrebbero potenzialmente vedere increspature della gravità causate da alcuni degli eventi più violenti dell'universo.
Le uniche immagini ravvicinate di Urano e Nettuno che abbiamo provengono dalla navicella spaziale Voyager 2, che ha sorvolato questi pianeti alla fine degli anni '1980. Da allora, abbiamo inviato sonde su Mercurio, missioni su Giove e Saturno, raccolto campioni di asteroidi e comete e lanciato rover dopo rover su Marte.
Ma non Urano o Nettuno. Un'intera generazione di scienziati planetari è stata in grado di studiarli solo con telescopi terrestri e scorci occasionali dal telescopio spaziale Hubble. L'unico ritardo è che a causa della grande distanza da Nettuno e Urano, è incredibilmente difficile lanciare carichi utili lì.
Se lanciassimo una missione nei primi anni 2030 su un razzo abbastanza potente, come lo Space Launch System della NASA, la missione potrebbe raggiungere Giove in poco meno di due anni. Un veicolo spaziale potrebbe dividersi in due componenti, uno diretto verso Urano (raggiungendolo nel 2042) e l'altro verso Nettuno (raggiungendo la sua orbita nel 2044). Una volta sul posto, con un po' di fortuna, questi orbiter possono mantenere la loro stazione per più di 10 anni, proprio come fece la famosa missione Cassini su Saturno.
Ulteriori studi
Durante il lungo viaggio verso questi luoghi ghiacciati, le stesse sonde spaziali possono anche offrire informazioni su un tipo di scienza molto diverso: le onde gravitazionali. Sulla Terra, i fisici riflettono i raggi laser lungo tracce lunghe diverse miglia per misurare la lunghezza delle onde gravitazionali. Quando le onde (che sono increspature nel tessuto dello spazio-tempo stesso) passano attraverso la Terra, distorcono gli oggetti comprimendoli e allungandoli alternativamente. All'interno del rivelatore, queste onde cambiano leggermente di lunghezza tra specchi distanti, influenzando il percorso della luce negli osservatori di onde gravitazionali di una quantità minuscola (di solito inferiore alla larghezza di un atomo).
Per la comunicazione radio con una missione spaziale remota sulla Terra, l'effetto è simile. Se un'onda gravitazionale attraversa il sistema solare, cambia la distanza dal veicolo spaziale, facendo sì che la sonda sia leggermente più vicina a noi, poi più lontana, poi di nuovo più vicina. Se il veicolo spaziale avesse trasmesso durante il suo volo, avremmo visto uno spostamento Doppler nella frequenza delle sue comunicazioni radio. Avere due di questi veicoli spaziali che operano simultaneamente darebbe agli astronomi osservazioni più precise di questo spostamento.
In altre parole, queste sonde spaziali lontane possono svolgere il doppio compito di essere i più grandi osservatori di onde gravitazionali del mondo.
Il più grande ostacolo tecnologico è la capacità di misurare la radiofrequenza del veicolo spaziale con una precisione incredibilmente elevata. La nostra capacità di misurarlo dovrebbe essere almeno 100 volte migliore di quanto potremmo raggiungere durante il sorvolo di Saturno di Cassini.
Sembra complicato, ma sono passati decenni da quando Cassini è stato progettato e miglioriamo costantemente la nostra tecnologia di comunicazione. E ora i fisici stanno sviluppando i propri rivelatori di onde gravitazionali spaziali, come l'antenna spaziale con interferometro laser (LISA), che richiederanno comunque una tecnologia simile. Poiché la missione del gigante di ghiaccio è a quasi dieci anni di distanza, potremmo investire ancora più risorse nello sviluppo delle tecnologie necessarie.
Se riusciamo a rompere questo livello di sensibilità, la straordinaria lunghezza di questo "braccio" del rivelatore di onde gravitazionali (letteralmente miliardi di volte più lungo dei nostri attuali rivelatori) sarà in grado di rilevare molti eventi estremi nell'universo.
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