OCEANUS ( Orígenes y composición del sistema análogo de exoplanetas Urano ) es un concepto de misión concebido en 2016 y presentado en 2017 como un posible futuro concursante como misión del programa Nuevas Fronteras al planeta Urano . [2] [1] El concepto fue desarrollado por los estudiantes de ingeniería astronáutica de la Universidad de Purdue durante la Escuela de Verano de Ciencias Planetarias NASA/JPL de 2017. OCEANUS es un orbitador, que permitiría un estudio detallado de la estructura de la magnetosfera del planeta y la estructura interior que no sería posible con una misión de sobrevuelo . [2]
Debido al desarrollo tecnológico requerido y la dinámica orbital planetaria, el concepto sugiere un lanzamiento en agosto de 2030 en un cohete Atlas V 511 y la entrada en la órbita de Urano en 2041. [1]
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Los planetas gigantes de hielo son el tipo más común de planeta según los datos de Kepler . Los pocos datos disponibles sobre Urano , un planeta gigante de hielo , provienen de observaciones terrestres y del único sobrevuelo de la sonda espacial Voyager 2 , por lo que su composición y estructura exactas son esencialmente desconocidas, al igual que su flujo de calor interno y las causas de sus campos magnéticos únicos y su inclinación axial extrema u oblicuidad, [1] lo que lo convierte en un objetivo atractivo para la exploración según el Planetary Science Decadal Survey . [2] [3] Los principales objetivos científicos de OCEANUS son estudiar la estructura interior de Urano, la magnetosfera y la atmósfera uraniana . [1]
El presupuesto requerido para la misión se estima en 1.200 millones de dólares. [1] El concepto de la misión no ha sido propuesto formalmente al programa New Frontiers de la NASA para su evaluación y financiación. La misión lleva el nombre de Oceanus , el dios griego del océano; era hijo del dios griego Urano . [4]
Dado que Urano está extremadamente distante del Sol (20 UA ), y no es posible depender de la energía solar más allá de Júpiter, se propone que el orbitador sea alimentado por tres generadores termoeléctricos de radioisótopos multimisión (MMRTG), [2] [1] un tipo de generador termoeléctrico de radioisótopos . Hay suficiente plutonio disponible para la NASA para alimentar solo tres MMRTG más como el utilizado por el rover Curiosity . [5] [6] Uno ya está comprometido con el rover Mars 2020. [5] Los otros dos no han sido asignados a ninguna misión o programa específico, [6] y podrían estar disponibles a fines de 2021. [5] Una segunda opción posible para alimentar la nave espacial que no sea un RTG alimentado con plutonio sería un pequeño reactor nuclear alimentado por uranio, como el sistema Kilopower en desarrollo a partir de 2019.
La trayectoria a Urano requeriría una asistencia gravitatoria de Júpiter , pero se calcula que tales alineaciones serán raras en las décadas de 2020 y 2030, por lo que las ventanas de lanzamiento serán escasas y estrechas. [2] Para superar este problema, se planean dos asistencias gravitatorias de Venus (en noviembre de 2032 y agosto de 2034) y una asistencia gravitatoria de la Tierra (octubre de 2034) junto con el uso de propulsión solar-eléctrica dentro de 1,5 UA . [1] La fase científica se llevaría a cabo desde una órbita altamente elíptica y realizaría un mínimo de 14 órbitas. [1] Si se lanza en 2030, llegaría a Urano ocurriría 11 años después, en 2041, [1] y utilizaría dos motores bipropulsantes para la inserción orbital. [1]
Como alternativa, se podría utilizar el cohete SLS para un tiempo de crucero más corto, [7] pero daría como resultado una velocidad de aproximación más rápida, lo que haría que la inserción en órbita sea más desafiante, especialmente porque se desconoce la densidad de la atmósfera de Urano para planificar un frenado aerodinámico seguro . [6]
La carga útil científica de 12,5 kg incluiría instrumentos para un estudio detallado de los campos magnéticos y para determinar el campo gravitacional global de Urano : [2] [1]