The science case for an orbital mission to Uranus: Exploring the origins and evolution of ice giant planets
Riesenplaneten haben die Bedingungen, die wir heute im Sonnensystem vorfinden, mitgestaltet und machen mehr als 99% der Masse des Planetensystems der Sonne aus. Sie lassen sich in die Eisriesen (Uranus und Neptun) und die Gasriesen (Jupiter und Saturn) unterteilen, die sich in einigen grundlegenden Punkten voneinander unterscheiden. Insbesondere Uranus stellt für unser Verständnis der Planetenentstehung und -entwicklung eine große Herausforderung dar, da er eine große Schräglage, eine geringe Eigenleuchtkraft, ein stark asymmetrisches inneres Feld und eine rätselhafte innere Struktur aufweist. Uranus verfügt über ein reichhaltiges Planetensystem, bestehend aus einem System innerer natürlicher Satelliten und einem komplexen Ringsystem, fünf größeren natürlichen Eissatelliten, einem System unregelmäßiger Monde mit unterschiedlicher dynamischer Entwicklung und einer stark asymmetrischen Magnetosphäre. Voyager 2 ist die einzige Raumsonde, die den Uranus mit einem Vorbeiflug im Jahr 1986 erkundet hat, und derzeit ist keine Mission zu diesem rätselhaften System geplant. Eine Mission zum Uranussystem würde jedoch ein neues Fenster zur Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems öffnen und entscheidende Informationen über eine Vielzahl physikalisch-chemischer Prozesse in unserem Sonnensystem liefern. Dies hat klare Auswirkungen auf das Verständnis exoplanetarer Systeme. In diesem Beitrag beschreiben wir die wissenschaftlichen Argumente für eine Orbitalmission zum Uranus mit einer atmosphärischen Eintrittssonde, um die Zusammensetzung und die atmosphärische Physik der Uranusatmosphäre zu untersuchen. Es werden die Eigenschaften eines solchen Orbiters und einer wissenschaftlichen Nutzlast beschrieben und die technischen Herausforderungen für eine solche Mission diskutiert. Dieses Papier basiert auf einem Weißbuch, das im Rahmen des Aufrufs der Europäischen Weltraumorganisation zur Einreichung von Wissenschaftsthemen für ihr großangelegtes Missionsprogramm im Jahr 2013 eingereicht wurde.