НАКЛОН
УРАН И НЕПТУН, ЛЕДЯНЫЕ ГИГАНТЫ

Ось Земли отклонена от вертикали на 23,44°; ось Нептуна — на 28,32°, поэтому его времена года устроены почти как наши, только каждое длится около 41 года из 165-летнего оборота [2]. Уран — исключение: его ось наклонена на 97,77°, и он катится вокруг Солнца на боку [1][3]. Раз за 84-летний оборот каждый полюс смотрит почти прямо на Солнце, а через пол-оборота — прямо от него.

На самом полюсе Солнце не заходит половину оборота — 42 года, — а затем на 42 года скрывается; NASA называет самую глубокую часть этого периода — четверть оборота вокруг солнцестояния, когда полюс обращён от Солнца сильнее всего, — 21-летней тёмной зимой [3]. В среднем за оборот полюса Урана получают больше солнечного света, чем экватор, — в отличие от Земли (так бывает при любом наклоне больше примерно 54°). «Вояджер-2» прибыл в 1986 году, примерно за четверть оборота до равноденствия в декабре 2007 года [19], поэтому один полюс смотрел на Солнце.

Уран обращается в 19,2 раза дальше от Солнца, чем Земля, Нептун — в 30,2 раза [1][2]. Солнечный свет ослабевает обратно пропорционально квадрату расстояния: 3,69 Вт/м² у Урана — это 1/369 земного, а 1,508 Вт/м² у Нептуна — 1/902; NASA формулирует это так: свет на Земле примерно в 900 раз ярче [4]. Солнечные батареи, способные питать аппарат там, заняли бы сотни квадратных метров, поэтому все миссии к ледяным гигантам несут радиоизотопные источники.

Радиосигнал к Земле ослабевает так же. С наземными антеннами 1979–1981 годов 115,2 кбит/с, которые «Вояджер-2» передавал от Юпитера, сократились бы примерно до 9000 бит/с у Урана и 3200 у Нептуна. Вместо этого Сеть дальней космической связи научилась объединять несколько антенн — австралийский телескоп в Парксе использовался при обеих встречах, — а к Нептуну увеличила свои 64-метровые антенны до 70 м и подключила 27 антенн Very Large Array; «Вояджер» передавал до 29 900 бит/с от Урана и 21 600 бит/с от Нептуна [6].

Запущенный 20 августа 1977 года, «Вояджер-2» достиг Урана через восемь с половиной лет после пролётов Юпитера и Сатурна. В 17:59 UT 24 января 1986 года он прошёл в 81 500 км над облаками — первый и до сих пор единственный визит [5]. Основная часть ключевых данных была получена примерно за шесть часов [19]. Он открыл 10 новых спутников, 2 новых кольца и магнитное поле, наклонённое почти на 60° к оси вращения и смещённое от центра планеты [3][5].

Возможно, он застал Уран в необычный день. Повторный анализ 2024 года показал, что незадолго до пролёта порыв солнечного ветра сжал магнитосферу: «Аппарат увидел Уран в условиях, которые бывают лишь около 4 % времени», — сказал Джейми Ясински из JPL [7]. Всё, что известно с тех пор, получено телескопами: в 2025 году космический телескоп «Джеймс Уэбб» нашёл 29-й спутник диаметром около 10 км — слишком маленький, чтобы его увидел «Вояджер» [11].

Через двенадцать лет после старта, в 03:56 UT 25 августа 1989 года, «Вояджер-2» прошёл примерно в 4800 км над облаками у северного полюса Нептуна — ближе, чем к любой другой из четырёх планет [5]. Ветры там оказались примерно втрое быстрее юпитерианских: облака замёрзшего метана несутся со скоростью более 2000 км/ч, а в южном полушарии бушевал шторм, в котором поместилась бы вся Земля, — Большое тёмное пятно [4]. Когда в 1994 году на Нептун посмотрел космический телескоп «Хаббл», пятна уже не было [10].

Его крупный спутник Тритон диаметром 2700 км обращается вокруг Нептуна в обратную сторону — единственный такой крупный спутник в Солнечной системе — и, вероятно, является захваченным объектом пояса Койпера [9]. «Вояджер-2» измерил температуру его поверхности: −235 °C [9], и всё же он оказался активен: тёмные шлейфы поднимались столбами на высоту около 8 км и тянули облака более чем на 100 км по ветру — вероятно, это азот, прорывающийся сквозь освещённый Солнцем лёд [8].

Путь с наименьшими затратами энергии от Земли к Урану — гомановский перелёт: половина эллипса, касающегося орбит Земли и Урана. Он занимает около 16 лет и требует, чтобы после ухода из поля тяготения Земли оставалось 11,3 км/с (гиперболический избыток скорости v∞), — энергии запуска C3 около 127 км²/с². К Нептуну так лететь почти 31 год. Концептуальное исследование 2021 года для Десятилетнего обзора сокращало полёт к Урану примерно до 13 лет за счёт пролёта Юпитера при старте в 2031–2032 годах [12][13].

Это окно закрывается. Исследование команды концепции миссии 2026 года отмечает, что Юпитер не будет в подходящем положении для запусков после 2033 года и вплоть до 2044 года, а старт в 2031–2032 годах исключён нынешним финансированием [13]. Без Юпитера остаётся стартовать быстрее — на более мощной ракете вроде Starship, что может сократить полёт примерно до 10 лет, — или добавить ступень с солнечной электроракетной двигательной установкой (СЭДУ), примерно 12–14 лет [13]. Попробуйте: вблизи минимума время полёта очень чувствительно к скорости старта — лишняя десятая км/с при старте экономит около четырёх с половиной лет, — но более быстрый старт означает и более быстрое прибытие, а чем выше скорость прибытия, тем больше тормозной импульс, нужный для выхода на орбиту.

Десятилетний обзор планетологии Национальных академий США Origins, Worlds, and Life, опубликованный 19 апреля 2022 года [20], назвал Uranus Orbiter and Probe (орбитальный аппарат и зонд для Урана) самой приоритетной новой флагманской миссией на 2023–2032 годы [12][13]. Замысел: сбросить зонд в атмосферу, чтобы измерить, из чего состоит Уран, а затем годами облетать на орбите кольца и пять крупных спутников, некоторые из которых, возможно, геологически активны [7].

Статус на октябрь 2026 года: проект бюджета Белого дома на 2026 финансовый год предлагал отложить миссию на неопределённый срок; Конгресс вместо этого выделил 10 млн долларов на предварительную проработку в законе о расходах, принятом в январе 2026 года [14]. Запрос на 2027 финансовый год не предусматривал ничего; доклад комитета по ассигнованиям Палаты представителей от мая 2026 года поддерживает её без указания суммы [15], а с 1 октября NASA работает по временному закону о финансировании на уровне 2026 года до 11 декабря 2026 года [18]. Официально NASA пока не начало миссию как проект. Команда концепции теперь рассматривает запуски в 2035–2040 годах после начала проекта не ранее 2027 года [13].