Une nouvelle étude souligne que le lanceur lourd "Starship" testé par SpaceX devrait jouer un rôle clé dans la capacité de transport, le ravitaillement orbital et agir comme un organisme de protection des freins à air, accélérant ainsi considérablement la progression de la mission d'exploration phare d'Uranus prévue par la NASA.

Uranus et une autre « géante de glace » ont longtemps été considérées comme l'une des études les plus approfondies du système solaire. Le rapport de planification scientifique planétaire sur 10 ans publié par l'Académie nationale des sciences en 2022 a classé « Uranus Orbiter and Probe » (UOP) comme la priorité absolue des missions phares. Cependant, le plan détaillé de la fenêtre de lancement dans les années 2030 n'est pas encore entièrement finalisé, laissant place à « l'intervention » d'une nouvelle génération de technologie de lancement.

À l’heure actuelle, l’exploration humaine d’Uranus à courte distance est encore extrêmement limitée. La dernière visite était un survol de Voyager 2 il y a près de 40 ans, au cours duquel il n'était pas entré en orbite. Uranus et Neptune sont les seules planètes du système solaire à n'avoir jamais reçu de vaisseau spatial à long terme. Ils contiennent de nombreuses inconnues en termes de formation des planètes, de structure interne, de caractéristiques du champ magnétique et de systèmes satellitaires. Uranus lui-même est couché sur le côté et tourne, et l'axe du champ magnétique est à la fois incliné et dévié du centre de la planète. Il peut également y avoir des océans souterrains recouverts de coquilles de glace dans son groupe satellite. Dans le même temps, les planètes similaires en taille et en composition à Uranus sont devenues les cibles les plus courantes des recherches actuelles d’exoplanètes. L'étude systématique d'Uranus est considérée comme un « échantillon » important pour comprendre le système exoplanétaire semblable à la Terre.

La plus grande difficulté dans la planification de la mission Uranus est la pression exercée par la distance sur les délais et les coûts. La distance moyenne entre Uranus et le Soleil est environ 19 fois celle de la Terre. Voyager 2 a mis plus de 9 ans et demi pour atteindre Uranus cette année-là. Selon les estimations de la mission précédente, au stade de planification sur dix ans, même si elle s'appuie sur le Falcon Heavy et de multiples augmentations de gravité planétaire, la durée de vol pourrait encore dépasser 13 ans. Cela signifie que le détecteur doit maintenir son fonctionnement et son support au sol pendant une longue période lorsqu'il traverse l'espace lointain. Les financements et les équipes techniques clés sont toujours « en ligne » depuis plus de dix ans, ce qui constitue un défi de gestion et de budget.

Dans ce contexte, l'émergence de vaisseaux spatiaux est considérée comme possible pour « remodeler » l'architecture des missions. Après plusieurs vols d'essai et améliorations, le Starship a récemment réalisé un test plus réussi. Si les progrès du suivi se déroulent sans problème, il devrait avoir la capacité de lancer des missions régulières d'ici la fin de cette décennie, devenant ainsi l'une des plates-formes de lancement candidates de l'UOP. Dans un article soumis à la conférence aérospatiale de l'IEEE, l'équipe de recherche a analysé qu'en plus d'avoir une capacité de charge plus élevée, le vaisseau spatial possède également deux caractéristiques particulièrement importantes pour la mission Uranus : l'une est la capacité de ravitaillement orbital, et l'autre est le potentiel de servir de bouclier thermique de rentrée et d'aérofreinage. Le système du vaisseau spatial a été conçu en pensant au ravitaillement orbital, de sorte qu’il n’a pas besoin d’envoyer tout le propulseur du sol dans l’espace en même temps. En théorie, il peut envoyer des sondes dans les profondeurs du système solaire externe plus rapidement et plus efficacement.

L'article explore plus en détail l'idée d'un vaisseau spatial participant directement au processus d'insertion sur l'orbite d'Uranus. Les chercheurs pensent que grâce à la conception de protection thermique du vaisseau pour les environnements de rentrée sur Terre et sur Mars, il a la possibilité de servir de « corps de protection » pour le freinage atmosphérique d'Uranus après des modifications modérées. Dans ce plan, le vaisseau ne se séparera pas de la sonde une fois le changement d’orbite terminé. Au lieu de cela, il volera vers Uranus avec UOP et utilisera son propre système de protection thermique pour agir comme un grand « frein pneumatique » pour aider la sonde à réduire efficacement sa vitesse et à s'arrêter lors du passage dans la haute atmosphère d'Uranus. Les calculs du modèle montrent que si le ravitaillement en orbite est combiné aux aérofreins du vaisseau, le temps de vol vers Uranus devrait être réduit d'environ 13 ans à environ 6 ans et demi, et il ne dépendra plus de l'assistance gravitationnelle d'autres planètes pendant le vol. Même en tenant compte de l'augmentation des coûts de développement et de lancement liés à l'accompagnement d'un vaisseau spatial, le coût total d'exploitation de la mission pourrait encore être considérablement réduit par rapport au plan actuel, car le temps de vol est réduit de moitié.

Cependant, de nombreuses incertitudes subsistent quant au passage des idées formulées dans le document aux tâches concrètes. UOP est encore loin d'avoir officiellement établi le projet, et la maturité technologique des vaisseaux exécutant des aérofreins complexes dans les conditions atmosphériques d'Uranus est loin d'avoir atteint le stade de la faisabilité technique. Bien que la mission soit considérée comme la « priorité numéro un » du plan décennal, on ne sait toujours pas si elle pourra recevoir l'approbation de financement comme prévu dans un contexte de pressions budgétaires continues et de troubles internes au sein de l'agence. Une fois la fenêtre de lancement clé des années 2030 manquée, la prochaine période de lancement relativement idéale sera reportée au milieu des années 2040, lorsque le laps de temps entre le survol de Voyager 2 et la prochaine inspection minutieuse atteindra près de 70 ans. L'article conclut en appelant que, qu'un vaisseau soit finalement adopté ou non, le soutien à la mission phare d'Uranus devrait devenir un consensus au sein de la communauté mondiale des sciences planétaires et des institutions concernées, afin de ne pas manquer une opportunité précieuse de comprendre en profondeur ce « monde négligé ».