Vad är det mest intressanta du vet om Uranus? Det faktum att dess rotationsaxel är helt ur linje med alla andra planeter i solsystemet? Eller att Uranus magnetosfär är asymmetrisk, särskilt lutad i förhållande till dess rotationsaxel, och avsevärt förskjuten från planetens mitt? Eller att dess månar alla är uppkallade efter karaktärer från Shakespeare eller Alexander Pope?

Alla dessa fakta (med undantag för de litterära referenserna) har kommit från en mycket begränsad datauppsättning. Några av de bästa uppgifterna samlades in under en Voyager 2-förbiflygning 1986. Sedan dess, de enda nya uppgifterna har kommit från jordbaserade teleskop. Medan de har ökat stadigt i upplösning, de har bara kunnat skrapa på ytan av det som kan gömma sig i systemet som omger den närmaste isjätten. Förhoppningsvis, som håller på att förändras, som ett team av forskare har publicerat en vitbok som förespråkar ett besök av en ny flaggskeppsklass.

Tidningen leddes av Dr Richard Cartwright, en forskare vid SETI Institute, och Dr Chloe B Beddingfield, en forskare vid SETI och NASAs Ames Research Center, som samlade över 100 medförfattare till stöd för tidningen. Tidningen föreslår ett uppdrag i flaggskeppsklass, sätta sin totala prislapp på mer än 1 miljard dollar. Teamet föreslår att uppdraget ska utformas och lanseras under det kommande decenniet för att kunna använda en gravitationshjälp från Jupiter som bara är tillgänglig en gång med några decennier.

Den gravitationshjälpen har två primära fördelar. En är att det kommer att ta uppdraget dit snabbare, så att den kan lägga mer tid på att faktiskt göra vetenskap innan dess strömkälla tar slut. Dessutom, det kan potentiellt få rymdfarkosten till Uran-systemet i tid för att se en dagjämning som en del av ett utökat uppdrag. Att övervaka denna mycket sällsynta händelse skulle göra det möjligt för forskarteamet att fånga in ännu mer unika data som hittills varit omöjliga att samla in.

Det är inte bara själva planeten som forskarteamet är intresserade av att övervaka, fastän. Många av Uranus månar är unika och förtjänar en närmare titt själva. Voyager 2 upptäckte 10 nymånar, och mer har upptäckts sedan, vilket ger totalen 27, den tredje mest i solsystemet.

Månarna är kategoriserade i tre distinkta grupper - de fem klassiska månarna, varav Titania är den största, de nio oregelbundna månarna, vars banor indikerar att de kan vara infångade föremål från någon annanstans i solsystemet, och de 13 inre eller ringmånar som huvudsakligen finns i Uranus ringar.

De klassiska månarna är sannolikt sammansatta av sten och vattenis, och har potentialen att vara havsvärldar, med hav under ytan under ett tjockt lager av is. Dessa hav under ytan kan orsaka tektonisk eller kryovulkanisk aktivitet på de klassiska månarna. Det finns en indikation på detta på Miranda och Ariel, två av de klassiska månarna vars ytor tycks ha förändrats i det relativt korta förflutna (geologiskt sett).

Aktuella bilder av deras ytor har relativt låg upplösning, och ett av de primära målen med det föreslagna uppdraget är att ta bilder med högre upplösning av månarnas ytor. Med högre upplösning kommer en bättre förståelse av de geologiska egenskaperna på dessa månar, inklusive antalet kratrar, som kan användas som en proxy för ytålder.

Om dessa månar har hav under ytan, de skulle läggas till listan över intressanta världar för astrobiologer. Den listan innehåller också platser som Enceladus, som är kusligt lik Miranda, enligt Dr Cartwright. Men det är inte den enda intressanta platsen i systemet att titta på. Mab, en av Uranus ringmånar, kretsar i en diffus och dammig ring som kan upprätthållas av material som kastas ut från den lilla kroppen, som också kan hamna på närliggande månar. Liknande, de yttre månarna Titania och Oberon kunde täckas av damm som faller in från Uranus avlägsna oregelbundna satelliter. Dessa typer av dynamiska interaktioner mellan Uranus olika månar skulle kunna verifieras av det föreslagna uppdraget.

För att verifiera växelverkan mellan månar och många andra krångligheter i planetsystemet, uppdraget måste ha några avancerade instrument för att samla in all denna data. Dr. Cartwright nämner att det kommer att finnas tre huvudsakliga sådana:en kamera för synligt ljus, en magnetometer, och en nära-infraröd kartläggningsspektrometer.

Förutom att tillhandahålla fantastiska bilder av planetsystemet för konsumtion tillbaka på jorden, kameran för synligt ljus kan användas för att ge högupplösta bilder av föremålens ytor, som beskrivits ovan. Det kan ge insikt i alla senaste ytaktiviteter, och det kommer att vara en integrerad del av det utökade uppdragsmålet att se säsongsmässiga förändringar på Uranus själv.

Magnetometern kommer att tillåta forskare att studera interaktioner mellan månarna och Uranus unika magnetfält på nära håll. En magnetometer kan användas för att söka efter salta hav under ytan i dessa månar genom att identifiera inducerade magnetfält som har sitt ursprung i deras inre. Denna teknik användes av Galileos magnetometer för att söka efter salta hav i Jupiters stora månar. JPL utvecklade nyligen en mycket känslig magnetometer som potentiellt skulle kunna starta på detta uppdrag.

En nära-infraröd kartläggningsspektrometer är ett standardinstrument för alla moderna rymdforskningsuppdrag och är nyckeln för att förstå vilka molekyler som finns på ytorna av Uranus månar. Särskilt, det kan karakterisera koldioxidis och ammoniakhaltigt material, som är geologiskt kortlivade molekyler som har upptäckts på några av Uranus månar. Att undersöka dessa molekyler skulle göra det möjligt för oss att bättre förstå den astrobiologiska potentialen hos dessa satelliter.

På frågan varför man skickar ett uppdrag till denna yttre isjätte, med dess okända astrobiologiska potential, kan vara en bättre användning av amerikanernas skattepengar än möjliga uppdrag till andra lovande astrobiologiska kandidater, Dr. Cartwright pekar på två huvudorsaker.

Först, det finns så lite data om Uranus i allmänhet, och de flesta av dessa data har samlats in på distans under de senaste 30 åren. Ett enda uppdrag till systemet, med avsikt att kretsa, skulle exponentiellt öka vår förståelse för en av de minst studerade planetariska kropparna i solsystemet.

Andra, antalet frågor du kan besvara med ett enda orbiter-uppdrag till Uranus överträffar vida de data som samlats in från en resa till en enda måne. Det finns 27 kända organ att studera i systemet, tillsammans med planeten själv, dess ringar, och dess konstiga magnetosfär, och kanske finns det ännu fler månar kvar att upptäcka. En enda orbiter skulle kunna samla in data om dem alla.

Dr Cartwright är också snabb med att påpeka att, som en del av den senaste decadalundersökningen, ett liknande uppdrag som Uranus-systemet rankades på tredje plats när det gäller prioritet. De två uppdragen framför det är vad som blev Perseverance Mars Rover och Europa Clipper-uppdraget, som båda går framåt med utvecklingen. Med Uranus-projektet näst på tur, teamets förhoppningar är höga att konceptet kommer att plockas upp som nästa flaggskeppsuppdrag.

Om den plockas upp, teamet har lite tid på sig att nå fönstret som krävs för att använda Jupiters gravitationshjälp mellan 2030 och 2034. Med hjälp av den enorma gasjätten, uppdraget förväntar sig att anlända till Uran-systemet i början till mitten av 2040-talet. Det kommer att ge missionsforskarna gott om tid att fräscha upp sin Shakespeare, ifall de får en chans att namnge några fler månar.