2017. december 20 -án az Egyesült Államok Nemzeti Légiforgalmi és Űrhivatal (NASA) döntött az Új határok elnevezésű programjának további irányáról. Thomas Tsurbuchen, a NASA Tudományos Igazgatóságának vezetője sajtótájékoztatón beszélt az űrügynökség terveiről. Szerinte a következő automatikus űrállomás az Új határok program keretében vagy a Titánhoz (a Szaturnusz műholdja), vagy a Csurjumov-Geraszimenko üstököshöz kerül. E két űrobjektum közül melyikre megy az automatikus űrállomás, csak 2019 -ben válik ismertté.
Abban az esetben, ha a NASA szakemberei üstökös mellett döntenek, az ügynökség űrhajót küld hozzá, amelynek mintákat kell vennie a felületéről, majd el kell küldenie a Földre. A döntőbe jutott projekt neve CAESAR. Ennek a küldetésnek a fő célja a szerves vegyületek összegyűjtése annak megértése érdekében, hogy az üstökösök hogyan járulhatnak hozzá az élet eredetéhez bolygónkon. Érdemes megjegyezni, hogy a Philae szonda, amelyet a Rosetta európai állomás hozott felszínére, már leszállt a Csurjumov-Gerasimenko üstökösre. A szondának azonban csak telemetriát sikerült továbbítania a Földre, utána megszakadt a kapcsolat a készülékkel. 2016. szeptember végén a Rosetta állomást dezorbálták és üstökösnek ütköztek.
Abban az esetben, ha a NASA választása a Titán javára történik, a Dragonfly űrszondát felszínre küldik, amelyet már nukleáris helikopternek neveztek, de külsőleg inkább quadrocopterre fog hasonlítani. A Dragonfly -nak át kell vizsgálnia a Titán felületét annak megállapítása érdekében, hogy pontosan miből és hogyan van elrendezve. Ezenkívül az űrhelikopternek válaszolnia kell a kérdésre: milyenek a légköri viszonyok ezen a Szaturnusz műholdon. Az amerikai űrügynökség szakemberei úgy vélik, hogy földönkívüli életformák létezhetnek a Titánon.
Titán természetes színekben ("Cassini" kép)
A New Frontiers naprendszer feltárási programja keretében a legjobb űrmissziós projekt pályázatának döntősei két fejlesztőcsoport voltak, összesen 12 jelölt vett részt a versenyen. Mindkét fent említett projekt körülbelül 4 millió dollárt kap évente a részletek és a koncepció kidolgozására. 2019 júliusáig kell befejezniük programjaikat, miután tanulmányozták küldetésük összes lehetséges kockázatát, majd elő kell adniuk egy végső javaslatot. A nyertes projektje 2025 végén indul. Az egyes küldetések kifejlesztéséhez hozzávetőleg 850 millió dollárra lesz szükség, a nyertes projektje ezt az összeget kapja meg a NASA -tól, és az ügynökség fedezi a győztes űrhajó űrbe bocsátásának összes költségét is - körülbelül további 150 millió dollárt.
Ahogy a szakértők megjegyzik, a bejelentett "árcédula" megközelítőleg kétszerese a "könnyű" űrutazásoknak egy másik program keretében - a Discovery keretében -, valamint 2-4 -szer kevesebb, mint a "zászlóshajó" robotállomások és a NASA űrkeretének költségvetése távcsövek. A meghirdetett költségvetés lehetővé teszi a szondákra meglehetősen nagy és kiterjedt műszeregység, valamint hosszú élettartamú radioizotóp energiaforrások elhelyezését, de képességeiket és élettartamukat tekintve ezek a szondák még mindig rosszabbak lesznek az olyan zászlóshajóknál, mint a Cassini, a Galileo és a Utazók.
Érdemes megjegyezni, hogy a New Frontiers program részeként az amerikai űrügynökség már három sikeres küldetést teljesített. Tehát a Juno szonda a Jupiter pályáját tanulmányozza, a New Horizons űrszonda jelenleg a Plútó felé tart, az OSIRIS-REx pedig az aszteroidához repül, hogy mintákat vegyen a felszínéről. Thomas Zurbuchen szerint az ügynökség még nem hozott döntést arról, hogy melyik hordozórakétákat fogják használni egy adott küldetés elindításához. Ugyanakkor bizalmát fejezte ki, hogy mire a szükséges állomások és szondák létrehozásának munkálatai megkezdődnek, az SLS nehézrakéta, valamint a privát űr „nehéz teherautók” készen állnak a bolygóközi amerikai szondák új generációjának elindítására.
Nukleáris helikopter a Titánon - DragonFly küldetés
„A Titán egyedülálló égitest, sűrű légkörrel, tavakkal és valódi szénhidrogén -tengerekkel, anyagkörrel és nehéz éghajlattal. Várjuk a Cassini és Huygens -ügy folytatását annak megértése érdekében, hogy a Titán felszínén ott vannak -e az „élet téglái”, és létezhet -e rajta élet. A többi leszállási modullal ellentétben a "szitakötő" több száz kilométert tud majd repülni egyik helyről a másikra "- mondta a DragonFly misszió vezetője, Elizabeth Turtle.
A Föld, a Titán (bal alsó) és a Hold méretének összehasonlítása
A Titán a Szaturnusz legnagyobb holdja és a második legnagyobb hold az egész Naprendszerben (csak a Jupiter Ganymedész holdja után). Ezenkívül a Titán az egyetlen test a Naprendszerben, kivéve a Földet, amelynek a felületén a folyadék stabil létezése bizonyított, és a bolygó egyetlen sűrű légkörű műholdja. Mindez a Titánt nagyon vonzó objektummá teszi a különféle tudományos kutatások és tanulmányok számára.
Ennek a Szaturnusz műholdnak az átmérője 5152 kilométer, ami 50% -kal nagyobb, mint a Holdé, míg a Titán 80% -kal nagyobb, mint bolygónk műholdja. Ezenkívül a Titán nagyobb, mint a Merkúr bolygó. A gravitációs erő a Titánon körülbelül a heted része a Föld gravitációjának. A műhold felszíne elsősorban vízjégből és üledékes szerves anyagokból áll. A Titán felszínén a nyomás megközelítőleg 1,5 -szer magasabb, mint a föld felszínén, a levegő hőmérséklete -170.. -180 Celsius fok. A meglehetősen alacsony hőmérséklet ellenére ezt a műholdat a fejlődés korai szakaszában összehasonlítják a Földdel. Ezért a tudósok nem zárják ki annak lehetőségét, hogy a Titánon a legegyszerűbb életformák létezzenek, különösen a meglévő földalatti tározókban, amelyek körülményei sokkal kényelmesebbek lehetnek, mint a felszínén.
A Dragonfly, a Johns Hopkins Egyetem tudósainak agyszüleménye, sokoldalú leszálló lesz, több hajócsavarral felszerelve, amelyek lehetővé teszik a függőleges felszállást és leszállást. A jövőben ez lehetővé teszi, hogy egy szokatlan helikopter felfedezze a Titán felszínét és hangulatát. „Az egyik fő célunk a metánfolyók és tavak kutatása. Meg akarjuk érteni, hogy mi folyik a mélyükben”- mondta a Szitakötő misszió vezetője, Elizabeth Turtle. „Általánosságban elmondható, hogy fő feladatunk, hogy megvilágítsuk a Szaturnusz műholdjának titokzatos, szerves és prebiotikus kémiában gazdag környezetét. Végül is a Titán ma egyfajta bolygólaboratórium, ahol lehetséges lenne olyan kémiai reakciók tanulmányozása, amelyek hasonlóak azokhoz, amelyek az élet eredetét okozhatták a Földön."
Egy ilyen projekt, ha megnyeri a versenyt 2019 -ben, nagyon szokatlan és új lesz még a NASA számára is. Két funkciójának köszönhetően a Dragonfly eszköz képes lesz mozogni egyik helyről a másikra. Az első az atomerőmű jelenléte, amely nagyon hosszú ideig látja el energiával. A második egy több erőteljes légcsavaros motor, amelyek képesek egy nehéz felfedező járművet a Titán sűrű levegőjébe emelni. Mindez a Dragonfly -t némileg hasonlítja a helikopterekhez vagy quadcopterekhez, azzal az egyetlen kivétellel, hogy az űr nukleáris helikoptert úgy tervezik, hogy sokkal keményebb körülmények között működjön, mint a Földön.
Dragonfly nukleáris helikopter a Titán felszínén, a NASA illusztrációja
A szakértők megjegyzik, hogy ezt a drónt teljes mértékben ellátják radioizotóp termoelektromos generátor (RTG) által termelt energiával. A Titán meglehetősen sűrű és sűrű légköre hatástalanná teszi a napenergia elektromos energiává történő átalakítására irányuló technológiákat, ezért az atomenergia lesz a küldetés alapvető energiaforrása. Hasonló generátort telepítettek a Curiosity roverre. Az éjszaka folyamán egy ilyen generátor képes lesz teljesen feltölteni a drón akkumulátorait, ami segít a repülőgépnek egy vagy több repülést végrehajtani a nap folyamán, teljes időtartama legfeljebb egy óra.
Ismeretes, hogy a Dragonfly eszköztár a tervek szerint a következőket tartalmazza: gamma spektrométereket, amelyek képesek lesznek tanulmányozni a Titán felszín alatti rétegének összetételét (ez az eszköz segít a tudósoknak bizonyítékot találni a folyékony óceán jelenlétére a műhold felszíne alatt); tömegspektrométerek könnyű elemek (például nitrogén, szén, kén és mások) izotóp -összetételének elemzésére; geofizikai és meteorológiai érzékelők, amelyek mérik a légköri nyomást, a hőmérsékletet, a szélsebességet, a szeizmikus aktivitást; fényképezőgépe is lesz a fényképezéshez. A "nukleáris helikopter" mobilitása lehetővé teszi a különböző minták gyors összegyűjtését és a szükséges mérések elvégzését.
Ez az eszköz mindössze egy óra repüléssel képes 10-20 kilométeres távolságot megtenni. Vagyis mindössze egyetlen repüléssel a DragonFly drón nagyobb távolságot tud majd megtenni, mint amennyit az amerikai Curiosity rover képes volt megtenni 4 éves tartózkodása alatt a vörös bolygón. A "nukleáris helikopter" pedig kétéves küldetése során képes lesz felfedezni a Szaturnusz holdjának felszínének meglehetősen lenyűgöző területét. A fedélzeten lévő erős erőmű jelenlétének köszönhetően a készülékről származó adatok Turtle szerint közvetlenül a Földre kerülnek.
Ha a projekt megnyeri a versenyt és végső jóváhagyást kap az Új Határok Naprendszer Kutatási Program részeként, a misszió 2025 közepén indul. Ugyanakkor a DragonFly csak 2034 -ben érkezik meg a Titánra, ahol az események kedvező alakulásával több éven keresztül a felszínén dolgozik.
Útban a "szovjet" üstököshöz - a CAESAR misszióhoz
A második küldetés, amely jelenleg győzelmet aratott a New Frontiers versenyen, a CAESAR szonda lehet - az első NASA űrhajó, amely mintákat vesz az illékony anyagokból és a szerves anyagokból az üstökös felszínéről, majd visszatér a Földre. „Az üstökösöket a Naprendszer legfontosabb, de ugyanakkor legkevésbé tanulmányozott tárgyainak nevezhetjük. Az üstökösök azokat az anyagokat tartalmazzák, amelyekből a Földet „formálták”, és ők voltak a bolygónk szerves anyagának fő beszállítói is. Miben különböznek az üstökösök a Naprendszer többi ismert testétől? Az üstökösök belseje még mindig tartalmaz illékony anyagokat, amelyek a Naprendszerben voltak születése idején” - mondta Steve Squires, a CAESAR misszió vezetője.
Pillanatkép a Csurjumov-Geraszimenko üstökösről, 2014. szeptember 19-én a Rosetta kamerával
A NASA bolygóosztályának vezetője, Jim Green szerint ezt a küldetést egy nagyon jól tanulmányozott üstököshöz küldik, amelynek közelében már egy másik szonda is járt, a Rosetta nevű európai misszióról beszélünk. A 67P indexű üstökös „szovjet”, mivel szovjet csillagászok fedezték fel. Ez egy rövid periódusú üstökös, amelynek keringési ideje körülbelül 6 év és 7 hónap. Churyumov-Gerasimenko üstökösöt 1969. október 23-án fedezték fel a Szovjetunióban. Klim Churyumov szovjet csillagász fedezte fel Kijevben egy másik üstökös - 32P / Komas Sola - fényképlapjain, amelyeket Svetlana Gerasimenko készített ugyanazon év szeptemberében az Alma -Ata Obszervatóriumban (az első kép, amelyen az új üstökös látható) látható volt, 1969. szeptember 11 -én készült). A 67P index azt jelenti, hogy ez a 67. rövid periódusú üstökös.
Megállapították, hogy a Csurjumov-Gerasimenko üstökös porózus szerkezetű, térfogatának 75-78% -a üres. Az üstökös megvilágított oldalán a hőmérséklet -183 és -143 Celsius fok között mozog. Az üstökösön nincs állandó mágneses mező. A legfrissebb becslések szerint tömege 10 milliárd tonna (a mérési hibát 10%-ra becsülik), a forgási időszak 12 óra 24 perc. 2014 -ben a Rosetta készülék segítségével a tudósok 16 szerves vegyületből álló molekulákat találtak az üstökösön, amelyek közül négyet - acetont, propanált, metil -izocianátot és acetamidot - korábban nem találtak az üstökösökön.
Az amerikai űrügynökség képviselői szerint a jól tanulmányozott üstököshöz küldött CAESAR misszió megválasztása lehetővé teszi három madár leölését egy csapásra - ez biztonságosabbá, olcsóbbá teszi a küldetést, és felgyorsítja annak elindítását is. A Squires szerint szerepe lesz egy kapszula beépítésének is, amely a talaj összegyűjtésére és visszatérésére szolgál az üstökösből a Földre. Ezt a kapszulát korábban a japán űrügynökség hozta létre a Hayabusa szondához. „Ennek a kapszulának a választása azzal magyarázható, hogy a CAESAR misszióhoz olyan kapszula kellett, amely az üstökösből származó illékony anyagokat továbbra is fagyasztott formában tartja a repülés során, egészen a földfelszín érintéséig. A Hayabusa szonda kapszulája hővédővel van ellátva, amely megakadályozza, hogy több száz Celsius fokig felmelegedjen, ami a mi technológiáink használatával megtörténhet” - jegyezte meg az amerikai tudós.
A CAESAR szonda lehetséges nézete, a NASA illusztrációja
A NASA tervei szerint a tervek szerint a CAESAR szondát ionmotorral szerelik fel. Viszonylag gyorsan eléri a Csurjumov-Gerasimenko üstökös felszínét. Anyagmintái, ahogy Steve Squires reméli, 2038 -ban a Földön lehetnek.
