Поверхность Урана и Нептуна

[Алихан Исмаилов]

 Я тоже давно думаю о какой нибудь миссии к Урану или Нептуну. Прочитал всю тему. Почему то все объединяют Уран и Нептун. Мне это напоминает те далёкие годы когда сравнивали Венеру и Землю . 
В интервале 2020-2030 гг гравитационный манёвр у Юпитера не возможен. Для РН Союз-ФГ+Фрегат  все варианты уже просчитали. Вот тут
http://keldysh.ru/papers/2012/prep2012_09.pdf

Лучше умереть заранее, чтобы всего этого не видеть.

[BlackEric]

Ученые открыли химию азотоводородов под давлением

Профессор Сколтеха Артем Оганов совместно с коллегами из США и Китая обнаружили крайне сложную и разнообразную химию азотоводородов (соединений N-H) под давлением.  Ученые применили эволюционный алгоритм USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography) и показали, что такие нетипичные соединения, как N8H N4H, N3H, N9H4, N2H, NH, NH2, N3H7, NH4 и NH5 оказываются стабильными при высоком давлении и демонстрируют ряд необычный свойств.
"Получается, что азотоводороды химически более разнообразны, чем углеводороды – а это открывает перспективы существования производных от азотоводородов соединений, более разнообразных и многочисленных, чем органические соединения. Можно даже задуматься о том, возможна ли жизнь, построенная не на углеродной (органической), а азотной химии – тем более, что огромные количества азота и водорода, вместе с другими элементами, существуют под давлением в недрах планет Нептуна и Урана", – рассказывает профессор Сколтеха Артем Оганов.
Водород – самый распространенный элемент в нашей вселенной. Азот занимает 7 место, однако на таких гигантских планетах, как Уран и Нептун его очень много наравне с углеродом, водородом и кислородом. Соединения на основе С-О и H-O уже досконально изучены, однако системам, основанным на N-H не уделяли большого внимания. Аммиак – единственный азотоводород, проявляющий стабильность в широком диапазоне давлений и температур, поэтому он считался одним из главных содержимых недр Урана и Нептуна. Однако в ходе данного исследования было обнаружено множество других соединений азота, существование которых ранее считалось невозможным. Разнообразие предсказанных веществ, их способность участвовать в реакциях, выделяющих энергию и способность служить информационной матрицей (аналогом ДНК) – указывают на то, что азотоводородная химия может являться основой жизни на других планетах, аналогично тому, как углеводородная химия является основой жизни на Земле.

[Димитър]

Прекрасный повод отправить АМС к Урану!

[pkl]

Лучше к Нептуну. У него примерно тот же химический состав + Тритон. А вообще я за парный запуск орбитеров!

[Vi1]

pkl пишет:
Лучше к Нептуну. У него примерно тот же химический состав + Тритон. А вообще я за парный запуск орбитеров!  

Никто не против , сначала запустить ИСУ, а позже ИСН, с пролетом мимо Урана, для одновременного наблюдения с двух позиций, но это раз в ~170 лет. Только в 22 веке после пролета Вояджер-2

[pkl]

Не, так не пойдёт. Хотелось бы побыстрее. Надо две идентичные АМС, по аналогичным траекториям с грав. манёвром у Юпитера либо Сатурна.

[Димитър]

https://naked-science.ru/article/nakedscience/neuglerodnye-formy-zhizni
Еще раз про гипотезу Артема Оганова

[BlackEric]

Планетологи решили загадку внутреннего источника тепла Урана

Ледяной гигант Уран давно привлекает внимание экстремальным наклоном и самой холодной атмосферой в Солнечной системе. Тем не менее ученые подозревали, что он производит собственное тепло. Теперь данные измерений показали, что это действительно так.

Ещё одно предположение, о внутреннем строении. Нопо ка не будет орбитера в системы обоих планет это все догадки.

Internal Heat and Energy Imbalance of Uranus - собственно статья на английском.

[Arezn99]

pkl пишет:
Лучше к Нептуну. У него примерно тот же химический состав + Тритон. А вообще я за парный запуск орбитеров! 

Никто не против , сначала запустить ИСУ, а позже ИСН, с пролетом мимо Урана, для одновременного наблюдения с двух позиций, но это раз в ~170 лет. Только в 22 веке после пролета Вояджер-2

А изучалось ли использование Сатурна вместо Юпитера для полётов к Урану и Нептуну? 

[Athlon]

pkl пишет:
Лучше к Нептуну. У него примерно тот же химический состав + Тритон. А вообще я за парный запуск орбитеров! 

Никто не против , сначала запустить ИСУ, а позже ИСН, с пролетом мимо Урана, для одновременного наблюдения с двух позиций, но это раз в ~170 лет. Только в 22 веке после пролета Вояджер-2

А изучалось ли использование Сатурна вместо Юпитера для полётов к Урану и Нептуну?

Работа по ссылке в сообщении выше http://keldysh.ru/papers/2012/prep2012_09.pdf :
"Что касается набора планетных маршрутов-кандидатов, то, забегая
вперед, скажем, что для указанного окна старта взаимное расположение
Урана и Юпитера не благоприятствует выполнению гравитационного
маневра у последнего. С другой стороны, добиться минимизации затрат
характеристической скорости без выполнения маневра у одной из планет-
гигантов не удается. Поэтому в качестве маршрутов-кандидатов
рассмотрим следующие планетные маршруты:
1. Земля – Венера – Уран (EVU);
2. Земля – Венера – Сатурн – Уран (EVSU);
3. Земля – Венера – Земля – Сатурн – Уран (EVESU);
4. Земля – Венера – Земля – Земля – Сатурн – Уран (EVEESU)".

[pkl]

Статья со ссылкой на работу, ни много, ни мало пересматривающей природу Урана и Нептуна:

Уран и Нептун зачислили в ряды каменных планет 
❋ 5.1

По общепринятой и незыблемой до сих пор версии, Уран и Нептун — ледяные гиганты: основную часть их массы составляют летучие вещества в особом состоянии «горячих льдов». Теперь у планетологов появилась альтернативная гипотеза: они подозревают, что никаких «горячих льдов» внутри них может не быть, а вместо этого есть крупные каменные ядра, окруженные легкой газовой оболочкой.

Плотность Юпитера на самом деле даже немного выше плотности Урана — 1,33 грамма на кубический сантиметр. Тем не менее пока что никто не сомневается в том, что крупнейшая планета Солнечной системы — газовый гигант: состоит он почти целиком из водорода, но его огромная масса (318 масс Земли) создает внутри настолько экстремальное давление, что водород в самом центре переходит в «металлическое» состояние. 
Уран заключает в себе лишь около 14 масс Земли, а Нептун — 17, но при этом их плотности составляют 1,27 и 1,64 грамма на кубический сантиметр соответственно. Такого сильного давления, как внутри Юпитера, в них быть не может. Поэтому планетологи и пришли к выводу, что водород и гелий составляют лишь примерно треть их общей массы, а под этой легкой оболочкой должно скрываться нечто более тяжелое. 
До сих пор считалось, что это в основном «льды» — вода, аммиак и метан в совершенно особом состоянии, возможном только при очень сильном давлении и нагреве. Впрочем, в центрах обеих планет все же предполагается твердое ядро из камня и металла размерами и массой ориентировочно с Землю. 
Недавно ученые из Университета Цюриха (Швейцария) поставили эту устоявшуюся концепцию под сомнение и поделились собственными расчетами в статье, доступной на сервере препринтов arXiv.org. Они заверили, что собранных на сегодня данных об Уране и Нептуне недостаточно для того, чтобы уверенно называть их ледяными гигантами. 

Исследователи смоделировали разные варианты внутреннего строения этих планет так, чтобы оно одновременно соответствовало и всем их наблюдаемым параметрам, и вообще законам физики. Как выяснилось, и Уран, и Нептун с таким же успехом могут оказаться не ледяными, а «каменными» гигантами — содержать в себе твердые ядра размерами и массой до половины всей планеты и даже больше. Напомним, диаметр Урана и Нептуна — примерно 51 и 49 тысяч километров соответственно. 

Смоделированные варианты возможного внутреннего строения Урана / © Luca Morf and Ravit Helled, 2025
Ученые задались вопросом: как в таком случае должны генерироваться магнитные поля двух планет? У Урана и Нептуна они намного слабее, чем у Земли, а устроены гораздо сложнее. По основной версии, они формируются не в ядре, а в мантии — там вода от давления распадается на ионы, становится гораздо более электропроводной, и ее интенсивное перемешивание создает магнитное динамо. Как пишут планетологи, даже в качестве «каменных гигантов» Уран и Нептун не лишаются этого электропроводящего слоя, хотя он и должен быть тоньше, чем в классической модели их внутреннего строения.



Адель Романенкова

Окончила факультет журналистики МГУ имени М.В. Ломоносова. Начинала в 2002 году как корреспондент и редактор новостного вещания на различных телеканалах, позже стала автором новостей науки и технологий в сетевых изданиях.

https://naked-science.ru/article/astronomy/new-interior-models-of-ur


Не знаю, вряд ли там есть поверхность, достижимая для посадочных аппаратов, но... кто знает, что найдут экспедиции будущего.

[Athlon]

Все это без АМС на орбите - лишь гипотезы. Увы, американцы не потянули тему, так что одна надежда на китайцев.

[Sembler]

Тем не менее пока что никто не сомневается в том, что крупнейшая планета Солнечной системы — газовый гигант: состоит он почти целиком из водорода, но его огромная масса (318 масс Земли) создает внутри настолько экстремальное давление, что водород в самом центре переходит в «металлическое» состояние.

ИКИ РАН
http://www.iki.rssi.ru/hend/Dictionary/Jupiter.htm#:~:text=%D0%92%20%D1%86%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B9%20%D0%BE%D0%B1%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8%20%D0%AE%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%20%D0%BD%D0%B0%D1%85%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D1%82%D1%81%D1%8F,%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0%2025%2D30%20%D1%82%D1%8B%D1%81%D1%8F%D1%87%20%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%B4%D1%83%D1%81%D0%BE%D0%B2.
В центральной области Юпитера находится расплавленное металло-силикатное ядро. Возможно, оно окружено слоем осевшего в более легкой водородной среде гелия. Величина его массы оценивается от 5 до 15 земных масс.

На основании результатов миссии Juno
https://tech.news.am/rus/news/5998/taiyna-yadra-yupitera-vsyo-eshchyo-ne-raskriyta-uchyoniye-oprovergli-samuyu-populyarnuyu-gipotezu.html
Учёные пришли к выводу, что структура ядра Юпитера сформировалась постепенно в процессе роста планеты. Во время её формирования тяжёлые элементы (такие как железо и силикаты) и лёгкие (водород и гелий) втягивались в недра неравномерно, создавая размытую границу.

[Водитель]

Да, какая-то очень невнятная статья. "Может ледяной, может силикатный, может не может - науке это неизвестно."

[simple]

статья странная, она имела бы смысл еслиб обнаружили что плотность выше чем считалось, а то ни с того ни с сего заменили лед на камень. лед то непросто так изначально был выбран, наверное 

[pkl]

Тем не менее пока что никто не сомневается в том, что крупнейшая планета Солнечной системы — газовый гигант: состоит он почти целиком из водорода, но его огромная масса (318 масс Земли) создает внутри настолько экстремальное давление, что водород в самом центре переходит в «металлическое» состояние.

ИКИ РАН
http://www.iki.rssi.ru/hend/Dictionary/Jupiter.htm#:~:text=%D0%92%20%D1%86%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B9%20%D0%BE%D0%B1%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8%20%D0%AE%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%20%D0%BD%D0%B0%D1%85%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D1%82%D1%81%D1%8F,%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0%2025%2D30%20%D1%82%D1%8B%D1%81%D1%8F%D1%87%20%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%B4%D1%83%D1%81%D0%BE%D0%B2.
В центральной области Юпитера находится расплавленное металло-силикатное ядро. Возможно, оно окружено слоем осевшего в более легкой водородной среде гелия. Величина его массы оценивается от 5 до 15 земных масс.

На основании результатов миссии Juno
https://tech.news.am/rus/news/5998/taiyna-yadra-yupitera-vsyo-eshchyo-ne-raskriyta-uchyoniye-oprovergli-samuyu-populyarnuyu-gipotezu.html
Учёные пришли к выводу, что структура ядра Юпитера сформировалась постепенно в процессе роста планеты. Во время её формирования тяжёлые элементы (такие как железо и силикаты) и лёгкие (водород и гелий) втягивались в недра неравномерно, создавая размытую границу.

Да при чём тут Юпитер? С Юпитером всё понятно. А вот если Уран и Нептун не ледяные гиганты, а сверхземли /а такие с такими массами найдены/ это... это сенсация в планетологии.

Интересна модель U3 - давление 75 000 атм и температура 1900 градусов. Бывают материалы, способные выдержать такие условия?

Когда-то давно я создал такую тему:
https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=1501.0
Думаю, имеет смысл поднять её наверх.

[ОАЯ]

https://aasnova.org/2024/05/20/probing-for-rocks-in-an-ice-giants-core/
Спектрометрический и радиоактивный метод.

[Veganin]

https://www.universetoday.com/articles/starship-could-cut-the-travel-time-to-uranus-in-half
https://www.ixbt.com/news/2025/10/18/starship-mozhet-sokratit-vremja-poljota-k-uranu-vdvoe--perspektivy-novoj-missii.html

Starship может сократить время полёта к Урану вдвое — перспективы новой миссии

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) в своём докладе на конференции IEEE Aerospace Conference представили возможности создания более быстрой миссии к Урану, используя перспективный космический аппарат Starship от SpaceX.

Уран — наименее изученная крупная планета в Солнечной системе, в последний раз посещённая зондом «Вояджер-2» более 40 лет назад. Миссия к Урану требует трансфера на расстояние, превышающее орбиту Земля-Солнце в 19 раз. Предыдущие планы миссии, заложенные в 2022 году, предполагали запуск с помощью Falcon Heavy и несколько гравитационных манёвров, которые увеличивали длительность полёта свыше 13 лет.

Starship с возможностью дозаправки на орбите и использованием своего теплозащитного слоя для аэроторможения при вхождении в атмосферу Урана позволит снизить время доставки аппарата до планеты до 6,5 лет без необходимости в гравитационных ассистах. Такой вариант уменьшит операционные и финансовые нагрузки на миссию, а также повысит устойчивость проекта.

Хотя технология дозаправки и аэроторможения Starship ещё не проверена в полёте, перспективы быстрого и экономичного достижения отдалённых ледяных гигантов открывают новые горизонты для исследований по программе NASA и в международном сотрудничестве.

Сегодня вопрос финансирования и выбора архитектуры миссии остаётся открытым, а сроки запуска — в 2030-е годы.

6,5 лет... Если же принять во внимание новость о революционном методе омоложении мышей, возвращении к ним когнитивных способностей и их сверхпродолжительной жизни, то появляется небольшой шанс увидеть поверхность Тритона.

[Брабонт]

Starship с возможностью дозаправки на орбите и использованием своего теплозащитного слоя для аэроторможения при вхождении в атмосферу Урана позволит снизить время доставки аппарата до планеты до 6,5 лет без необходимости в гравитационных ассистах.

Если нечистая сила разгонит "старшип" до гиперболической скорости полёта к Урану за 6.5 лет, в атмосфере планеты он сгорит быстрее спички.

[Veganin]

Если нечистая сила разгонит "старшип" до гиперболической скорости полёта к Урану за 6.5 лет, в атмосфере планеты он сгорит быстрее спички.

В англоязычной статье поподробней об этом написано:

The other capability is to use Starship itself as an aerobraking shield. In the paper, the researchers examined the idea of using Starship, which itself is already designed to deal with the heat of reentry on both Earth and Mars, as a shield against the heat caused by aerobraking in Uranus' atmosphere. They found that, with a little modification, the basic principle could work. Instead of separating from the probe once its boost was provided, in this case the Starship would accompany UOP to the Uranus system, using its thermal protective system as an air brake to slow the probe down from its interplanetary speed and remain in the system.

From calculations in the paper, the combination of being refueled in space and also using Starship as an aerobrake could cut the time to the Uranus system in half, to six and a half years. It also wouldn't require any gravitational assists from any other planets on the way. Even with the added cost of taking a Starship along for the ride, this would dramatically decrease the operational cost of the mission by literally halving its travel time.