Les planétologues ont désespérément besoin de nouvelles études sur Uranus et Neptune, car ces mondes géants de glace n'ont pas été visités depuis la mission Voyager à la fin des années 1980. Si un vaisseau spatial apparaît, qui deviendra une source d'informations sur ces planètes, il pourra également regarder beaucoup plus profondément dans l'univers. En surveillant de près les changements dans les signaux radio d'un ou plusieurs de ces engins spatiaux, les astronomes pourraient potentiellement voir des ondulations de la gravité causées par certains des événements les plus violents de l'univers.
Les seules images rapprochées d'Uranus et de Neptune que nous ayons proviennent du vaisseau spatial Voyager 2, qui a survolé ces planètes à la fin des années 1980. Depuis lors, nous avons envoyé des sondes vers Mercure, des missions vers Jupiter et Saturne, collecté des échantillons d'astéroïdes et de comètes, et lancé rover après rover vers Mars.
Mais pas Uranus ou Neptune. Une génération entière de scientifiques planétaires n'a pu les étudier qu'avec des télescopes au sol et des aperçus occasionnels du télescope spatial Hubble. Le seul retard est qu'en raison de la grande distance entre Neptune et Uranus, il est incroyablement difficile d'y lancer des charges utiles.
Si nous lancions une mission au début des années 2030 sur une fusée suffisamment puissante, comme le Space Launch System de la NASA, la mission pourrait atteindre Jupiter en un peu moins de deux ans. Un vaisseau spatial pourrait se diviser en deux composants, l'un dirigé vers Uranus (l'atteignant en 2042) et l'autre vers Neptune (atteignant son orbite en 2044). Une fois en place, avec de la chance, ces orbiteurs peuvent maintenir leur station pendant plus de 10 ans, tout comme la célèbre mission Cassini l'a fait vers Saturne.
Études supplémentaires
Au cours du long voyage vers ces lieux glacés, les mêmes sondes spatiales peuvent également offrir un aperçu d'un type de science très différent - les ondes gravitationnelles. Sur Terre, les physiciens réfléchissent des faisceaux laser le long de pistes de plusieurs kilomètres de long pour mesurer la longueur des ondes gravitationnelles. Lorsque les ondes (qui sont des ondulations dans le tissu de l'espace-temps lui-même) traversent la Terre, elles déforment les objets en les comprimant et en les étirant alternativement. À l'intérieur du détecteur, ces ondes changent légèrement de longueur entre des miroirs éloignés, affectant le trajet de la lumière dans les observatoires d'ondes gravitationnelles d'une infime quantité (généralement inférieure à la largeur d'un atome).
Pour la communication radio avec une mission spatiale éloignée vers la Terre, l'effet est similaire. Si une onde gravitationnelle traverse le système solaire, elle modifie la distance au vaisseau spatial, ce qui rapproche légèrement la sonde de nous, puis l'éloigne, puis la rapproche à nouveau. Si le vaisseau spatial avait transmis tout au long de son vol, nous aurions vu un décalage Doppler dans la fréquence de sa communication radio. Avoir deux de ces engins spatiaux fonctionnant simultanément donnerait aux astronomes des observations plus précises de ce changement.
En d'autres termes, ces sondes spatiales distantes peuvent faire double emploi en tant que plus grands observatoires d'ondes gravitationnelles au monde.
Le plus grand obstacle technologique est la capacité de mesurer la fréquence radio du vaisseau spatial avec une précision incroyablement élevée. Notre capacité à le mesurer devrait être au moins 100 fois meilleure que celle que nous pourrions atteindre lors du survol de Saturne par Cassini.
Cela semble compliqué, mais cela fait des décennies que Cassini a été conçu et nous améliorons constamment notre technologie de communication. Et maintenant, les physiciens développent leurs propres détecteurs d'ondes gravitationnelles basés dans l'espace, tels que l'antenne spatiale de l'interféromètre laser (LISA), qui nécessitera de toute façon une technologie similaire. Comme la mission du géant des glaces est dans près de dix ans, nous pourrions investir encore plus de ressources dans le développement des technologies nécessaires.
Si nous pouvons casser ce niveau de sensibilité, la longueur extraordinaire de ce "bras" détecteur d'ondes gravitationnelles (littéralement des milliards de fois plus long que nos détecteurs actuels) pourra détecter de nombreux événements extrêmes dans l'univers.
Lisez aussi: