Os cientistas planetários precisam desesperadamente de novos estudos de Urano e Netuno, pois esses mundos gigantes de gelo não foram visitados desde a missão Voyager no final dos anos 1980. Se aparecer uma espaçonave, que se tornará uma fonte de informações sobre esses planetas, também poderá olhar muito mais profundamente o universo. Ao monitorar de perto as mudanças nos sinais de rádio de uma ou mais dessas naves espaciais, os astrônomos poderiam ver ondulações na gravidade causadas por alguns dos eventos mais violentos do universo.
As únicas imagens em close-up de Urano e Netuno que obtivemos vieram da espaçonave Voyager 2, que passou por esses planetas no final da década de 1980. Desde então, enviamos sondas a Mercúrio, missões a Júpiter e Saturno, coletamos amostras de asteróides e cometas e lançamos rover após rover para Marte.
Mas não Urano ou Netuno. Uma geração inteira de cientistas planetários foi capaz de estudá-los apenas com telescópios terrestres e vislumbres ocasionais do Telescópio Espacial Hubble. O único atraso é que, devido à grande distância de Netuno e Urano, é incrivelmente difícil lançar cargas lá.
Se lançássemos uma missão no início de 2030 em um foguete poderoso o suficiente, como o Space Launch System da NASA, a missão poderia chegar a Júpiter em pouco menos de dois anos. Uma espaçonave poderia se dividir em dois componentes, um indo para Urano (atingindo-o em 2042) e o outro para Netuno (atingindo sua órbita em 2044). Uma vez no lugar, com sorte, esses orbitadores podem manter sua estação por mais de 10 anos, assim como a famosa missão Cassini fez com Saturno.
Estudos adicionais
Durante a longa jornada para esses lugares gelados, as mesmas sondas espaciais também podem oferecer informações sobre um tipo muito diferente de ciência – ondas gravitacionais. Na Terra, os físicos refletem feixes de laser ao longo de trilhas com vários quilômetros de comprimento para medir o comprimento das ondas gravitacionais. Quando as ondas (que são ondulações no tecido do próprio espaço-tempo) passam pela Terra, elas distorcem os objetos, comprimindo-os e esticando-os alternadamente. Dentro do detector, essas ondas mudam ligeiramente de comprimento entre espelhos distantes, afetando o caminho da luz em observatórios de ondas gravitacionais por uma pequena quantidade (geralmente menor que a largura de um átomo).
Para comunicação de rádio com uma missão espacial remota de volta à Terra, o efeito é semelhante. Se uma onda gravitacional passa pelo sistema solar, ela altera a distância da espaçonave, fazendo com que a sonda fique um pouco mais perto de nós, depois mais longe e mais perto novamente. Se a espaçonave estivesse transmitindo ao longo de seu vôo, teríamos visto uma mudança Doppler na frequência de sua comunicação de rádio. Ter duas dessas espaçonaves operando simultaneamente daria aos astrônomos observações mais precisas dessa mudança.
Em outras palavras, essas sondas espaciais distantes podem fazer dupla função como os maiores observatórios de ondas gravitacionais do mundo.
O maior obstáculo tecnológico é a capacidade de medir a frequência de rádio da espaçonave com uma precisão incrivelmente alta. Nossa capacidade de medi-lo deve ser pelo menos 100 vezes melhor do que poderíamos alcançar durante o sobrevoo de Saturno da Cassini.
Parece complicado, mas já se passaram décadas desde que a Cassini foi projetada e estamos constantemente aprimorando nossa tecnologia de comunicação. E agora os físicos estão desenvolvendo seus próprios detectores de ondas gravitacionais baseados no espaço, como a Antena Espacial por Interferômetro a Laser (LISA), que exigirá tecnologia semelhante de qualquer maneira. Como a missão da gigante do gelo está a quase dez anos de distância, poderíamos investir ainda mais recursos no desenvolvimento das tecnologias necessárias.
Se conseguirmos quebrar esse nível de sensibilidade, o comprimento extraordinário desse "braço" detector de ondas gravitacionais (literalmente bilhões de vezes mais longo que nossos detectores atuais) será capaz de detectar muitos eventos extremos no universo.
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