行星科学家迫切需要对天王星和海王星进行新的研究，因为自 1980 年代后期的航海者号任务以来，这些冰巨行星就再也没有被造访过。 如果宇宙飞船出现，它将成为有关这些行星的信息来源，它也将能够更深入地观察宇宙。 通过密切监测来自一个或多个此类航天器的无线电信号的变化，天文学家有可能看到由宇宙中一些最剧烈的事件引起的引力波纹。
我们唯一的天王星和海王星特写图像来自航海者 2 号宇宙飞船，它在 1980 年代后期飞越了这些行星。 从那时起，我们向水星发射探测器，向木星和土星执行任务，收集小行星和彗星的样本，并向火星发射一个又一个探测器。
但不是天王星或海王星。 整整一代的行星科学家只能通过地面望远镜和哈勃太空望远镜偶尔的一瞥来研究它们。 唯一的延迟是由于距离海王星和天王星很远，在那里发射有效载荷非常困难。
如果我们在 2030 年代初期使用足够强大的火箭（例如 NASA 的太空发射系统）发射任务，则该任务可以在不到两年的时间内到达木星。 一个航天器可以分成两个部分，一个前往天王星（2042 年到达），另一个前往海王星（2044 年到达轨道）。 一旦到位，运气好的话，这些轨道飞行器可以维持它们的位置超过 10 年，就像著名的卡西尼号任务对土星所做的那样。
额外的研究
在前往这些冰冷地方的漫长旅程中，同样的太空探测器也可能提供对一种截然不同的科学——引力波的洞察力。 在地球上，物理学家沿着几英里长的轨道反射激光束以测量引力波的长度。 当波（时空结构本身的涟漪）穿过地球时，它们会通过交替压缩和拉伸物体来扭曲物体。 在探测器内部，这些波在远处镜子之间的长度略有变化，对引力波天文台中的光路影响很小（通常小于原子的宽度）。
对于与返回地球的远程太空任务的无线电通信，效果是相似的。 如果引力波穿过太阳系，它会改变与航天器的距离，导致探测器离我们稍微近一点，然后远一点，然后再近一点。 如果航天器在整个飞行过程中一直在传输信号，我们就会看到其无线电通信频率发生多普勒频移。 让两个这样的航天器同时运行将使天文学家对这种转变进行更精确的观察。
换句话说，这些遥远的太空探测器可以作为世界上最大的引力波天文台承担双重任务。
最大的技术障碍是以难以置信的高精度测量航天器无线电频率的能力。 我们测量它的能力应该比我们在卡西尼号飞越土星时所能达到的能力至少高出 100 倍。
这听起来很复杂，但卡西尼号的设计已经过去了几十年，我们一直在不断改进我们的通信技术。 现在物理学家正在开发他们自己的天基引力波探测器，例如激光干涉仪空间天线 (LISA)，无论如何都需要类似的技术。 由于距离冰巨人的任务还有将近十年的时间，我们可以投入更多的资源来开发必要的技术。
如果我们能打破这个灵敏度水平，这个引力波探测器“臂”的超长长度（字面上比我们目前的探测器长数十亿倍）将能够探测到宇宙中的许多极端事件。
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