第七颗和第八颗行星天王星和海王星在很大程度上仍是未解之谜——但这在未来二十年内可能会改变。
由NASA资深宇航员、这两颗行星专家Amy Simon和Mark Hoffstadter，以及“新视野号”任务首席研究员Alan Stern提交至Arxiv的一项研究，概述了一项经济高效的行星探索计划——甚至可能在返程途中顺访一些新地点。
这份白皮书是工作组将目光投向天王星和海王星的最终成果，它呼吁执行两个独立的航天任务。一个任务是飞掠天王星，它将穿越这颗第七行星的磁场，详细描绘其奇特的极地排列，这使得行星几乎是侧向旋转，导致磁场时断时续，如同有人在内部随意开关电灯。它还可能向天王星大气层中投放探测器，详细研究其内部结构。飞掠之后，它将前往一颗矮行星，并访问外太阳系中被称为柯伊伯带的几个其他小型天体。
另一个任务将抵达海王星并进入轨道，详细研究这颗行星本身，以及它与最大卫星海卫一（Triton）的相互作用。海卫一很可能是幸存下来最大的柯伊伯带天体，但它很久以前就被海王星捕获。海卫一将获得不止几瞥的关注，因为它是一个地质活跃的天体，喷发出可能由下方海洋驱动的液态喷泉。
白皮书通常是任务变为现实的第一步——一种提案，希望能逐渐发展成更大的项目。因此，他们还没有确定仪器、运载火箭和其他实际细节。但随着一个重要的十年规划（有助于确定一些探索优先级）即将到来，是时候深入探索这些行星了。“我们还在考虑，我们还在推进。我们想做些事情去探索天王星和海王星，”Simon说。
数据匮乏
这两颗行星都只被“旅行者2号”飞船访问过一次，该飞船分别于1986年和1989年飞掠天王星和海王星，然后继续前往当时未知的区域。虽然第二次飞掠天王星似乎有些多余，但三人组希望为两个任务设定一个35亿美元左右的成本上限，以确保其成功。Simon说：“有了新技术，‘你想用一些我们上次没有的仪器来填补一些空白。’”
从那时起，科学家们一直试图利用“旅行者号”数据、地面观测站和哈勃太空望远镜来了解这些世界。与以氢和氦为主的巨行星木星和土星不同，天王星和海王星的性质介于这两者与类似地球的类地行星之间。这两颗行星主要由水构成，而不是轻元素。这些水存在于极深的深度，形成一种特殊的“热冻”固体形态——这就是“冰巨星”名字的由来。
“它们真的非常不同，”Simon说，这使得它们成为理解行星形成的关键组成部分。而且，基于对系外行星的研究，天文学家认为海王星大小的世界可能在宇宙中最普遍。
至于天王星任务的矮行星阶段，该团队认为，如果轨道设计得当，几乎无需额外燃料就能到达两颗矮行星“奥尔卡斯”和“维伦娜”。即使是“塞德娜”、“马克马克”和“豪美亚”等天体，也只需要少量燃料进行飞掠。然后，航天器可以从太阳系中选择几个其他小型目标。Simon说：“这个想法是‘去一个大的，去几个小的’。”
再次制造Pu-238
外太阳系研究受到一个主要障碍的阻碍——能源。在木星之外，太阳光线不够强，无法使用太阳能电池板。因此，NASA任务一直使用称为放射性同位素热电发生器（RTGs）的放射性电池为航天器供电。但这些电源的主要燃料钚-238的生产，由于国际核不扩散条约的豁免，才刚刚恢复。
当航天器投入使用时，新的RTGs——包括一些使用更高效燃料的新型RTGs——应该已经准备就绪。如果“旅行者号”计划是一个指标，那么这些航天器可以运行很长时间。旅行者号和火星海盗着陆器计划都首次使用了可重编程计算机，允许地面控制关闭仪器以节省电力。新的计算机和低功耗仪器将有助于延长航天器的运行时间。
Simon说：“这取决于你的仪器有多耗电，而我们的仪器可能比“卡西尼号”上的仪器耗电少，绝对比“旅行者号”上的仪器耗电少。”
这些提议的天王星和海王星任务将在2020年代末或2030年代初发射，尽管运载火箭、发射日期和到达日期等细节仍是待定（TBD）。最终也可能不会获得批准。它只是众多白皮书中之一，都在争取获得实现的机遇。Simon说：“这确实是我们十年规划所需要的——尽可能多的选择。”
但海王星和天王星是未来探索的重大目标——因此，这个任务，或者类似的任务，可能还会实现。
