Un nuevo estudio señala que se espera que el vehículo de lanzamiento pesado "Starship" que está probando SpaceX desempeñe un papel clave en la capacidad de transporte, el reabastecimiento de combustible orbital y actúe como cuerpo de protección de los frenos de aire, acelerando así significativamente el progreso de la misión emblemática de exploración de Urano planificada por la NASA.

Urano y otro "gigante de hielo" han sido considerados durante mucho tiempo uno de los más dignos de estudio en profundidad del sistema solar. El informe de planificación científica planetaria decenal publicado por la Academia Nacional de Ciencias en 2022 ha incluido el "Urano Orbiter and Probe" (UOP) como la máxima prioridad para las misiones emblemáticas. Sin embargo, el plan detallado para la ventana de lanzamiento en la década de 2030 aún no se ha finalizado por completo, lo que deja espacio para la "intervención" de una nueva generación de tecnología de lanzamiento.

En la actualidad, la exploración de Urano a corta distancia por parte de los humanos es todavía extremadamente limitada. La última visita fue un sobrevuelo de la Voyager 2 hace casi 40 años, durante el cual no entró en órbita. Urano y Neptuno son los únicos planetas del sistema solar que nunca han recibido una nave espacial de larga duración. Contienen muchas incógnitas en términos de formación de planetas, estructura interna, características del campo magnético y sistemas de satélites. El propio Urano está de lado y gira, y el eje del campo magnético está inclinado y desviado del centro del planeta. En su grupo de satélites también puede haber océanos subterráneos cubiertos por capas de hielo. Al mismo tiempo, los planetas similares en tamaño y composición a Urano se han convertido en los objetivos más comunes en las búsquedas actuales de exoplanetas. La investigación sistemática de Urano se considera una "muestra" importante para comprender el sistema de exoplanetas similar a la Tierra.

La mayor dificultad en la planificación de la misión a Urano es la presión de tiempo y costos que supone la distancia. La distancia promedio entre Urano y el Sol es aproximadamente 19 veces mayor que la de la Tierra. La Voyager 2 tardó más de 9 años y medio en llegar a Urano ese año. Según estimaciones anteriores de la misión en la etapa de planificación de diez años, incluso si depende del Falcon Heavy y múltiples impulsos de gravedad planetaria, el tiempo de vuelo aún puede exceder los 13 años. Esto significa que el detector necesita mantener el funcionamiento y el soporte terrestre durante un tiempo prolongado mientras cruza el espacio profundo. La financiación y los equipos técnicos clave están siempre "en línea" durante más de diez años, lo que supone un desafío para la gestión y el presupuesto.

En este contexto, se considera posible la aparición de naves espaciales para "remodelar" la arquitectura de la misión. Después de múltiples vuelos de prueba y mejoras, el Starship logró recientemente una prueba más exitosa. Si el seguimiento avanza sin problemas, se espera que tenga la capacidad de lanzar misiones regulares para finales de esta década, convirtiéndose así en una de las plataformas de lanzamiento candidatas de la UOP. En un artículo presentado a la Conferencia Aeroespacial IEEE, el equipo de investigación analizó que además de tener una mayor capacidad de carga, la nave espacial también tiene dos características que son particularmente importantes para la misión de Urano: una es la capacidad de reabastecimiento de combustible orbital y la otra es el potencial de servir como escudo térmico de reentrada y freno de aire. El sistema de nave espacial fue diseñado teniendo en cuenta el reabastecimiento de combustible orbital, de modo que no necesita enviar todo el propulsor desde la Tierra al espacio a la vez. En teoría, puede enviar sondas a las profundidades del sistema solar exterior de forma más rápida y eficiente.

El artículo explora más a fondo la idea de que una nave estelar participe directamente en el proceso de inserción en la órbita de Urano. Los investigadores creen que gracias al diseño de protección térmica de la nave estelar para los entornos de reentrada a la Tierra y Marte, tiene la oportunidad de servir como un "cuerpo protector" para el frenado atmosférico de Urano después de modificaciones moderadas. En este plan, la nave espacial no se separará de la sonda después de completar el cambio de órbita. En cambio, volará a Urano con UOP y utilizará su propio sistema de protección térmica para actuar como un gran "freno de aire" para ayudar a la sonda a reducir efectivamente su velocidad y lograr detenerse cuando pase por la atmósfera superior de Urano. Los cálculos del modelo muestran que si el reabastecimiento de combustible en órbita se combina con los frenos de aire de la nave estelar, se espera que el tiempo de vuelo a Urano se reduzca de unos 13 años a unos 6 años y medio, y ya no dependerá de la asistencia gravitacional de otros planetas durante el vuelo. Incluso teniendo en cuenta los mayores costes de desarrollo y lanzamiento que supone tener una nave estelar "acompañandola", el coste operativo total de la misión aún puede reducirse significativamente en comparación con el plan actual, ya que el tiempo de vuelo se reduce a la mitad.

Sin embargo, todavía existen muchas incertidumbres al pasar de las ideas del artículo a las tareas reales. La UOP todavía está lejos de establecer oficialmente el proyecto, y la madurez tecnológica de las naves estelares que realizan complejos frenos de aire en las condiciones atmosféricas de Urano está lejos de alcanzar la etapa de viabilidad de ingeniería. Aunque la misión es la "prioridad número uno" del plan decenal, todavía no está claro si podrá recibir la aprobación de financiación según lo previsto en medio de continuas presiones presupuestarias y agitación interna dentro de la agencia. Una vez que se pierda la ventana de lanzamiento clave de la década de 2030, el próximo momento de lanzamiento relativamente ideal se pospondrá hasta mediados de la década de 2040, cuando el lapso de tiempo desde el sobrevuelo de la Voyager 2 hasta la próxima inspección minuciosa será cercano a los 70 años. El artículo concluye pidiendo que, independientemente de si finalmente se adopta o no una nave estelar, el apoyo a la misión insignia de Urano debería convertirse en un consenso entre la comunidad científica planetaria global y las instituciones pertinentes, para no perder una valiosa oportunidad de comprender profundamente este "mundo olvidado".