Yhdysvaltain kansallinen ilmailu- ja avaruushallinto (NASA) päätti 20. joulukuuta 2017 New Frontiers -ohjelmansa jatkotoimista. NASAn tiedeosaston johtaja Thomas Tsurbuchen puhui avaruusjärjestön suunnitelmista lehdistötilaisuudessa. Hänen mukaansa seuraava automaattinen avaruusasema New Frontiers -ohjelman puitteissa siirtyy joko Titanille (Saturnuksen satelliitti) tai Churyumov-Gerasimenko-komeetalle. Mihin näistä kahdesta avaruusobjektista automaattinen avaruusasema siirtyy, tulee tietoon vasta vuonna 2019.
Jos NASAn asiantuntijat valitsevat komeetan, virasto lähettää sille avaruusaluksen, jonka on otettava näytteitä sen pinnalta ja lähetettävä ne sitten Maalle. Tämän finalistin projektin nimi on CAESAR. Tämän tehtävän päätavoite on kerätä orgaanisia yhdisteitä ymmärtääksemme, miten komeetat voisivat vaikuttaa elämän syntyyn planeetallamme. On syytä huomata, että eurooppalaisen Rosetta-aseman pinnalle toimittama Philae-koetin on jo laskeutunut Churyumov-Gerasimenko-komeetalle. Kuitenkin luotain onnistui lähettämään vain telemetrian Maalle, minkä jälkeen yhteys laitteeseen katkesi. Syyskuun lopussa 2016 Rosettan asema poistettiin käytöstä ja lähetettiin törmäämään komeetan kanssa.
Jos NASA tekee valinnan Titanin hyväksi, Dragonfly -avaruusalus lähetetään sen pinnalle, jota on jo kutsuttu ydinhelikopteriksi, mutta ulkoisesti se näyttää enemmän nelikopterilta. Dragonfly joutuu skannaamaan Titanin pinnan selvittääkseen, mistä se on tehty ja miten se on järjestetty. Lisäksi avaruushelikopterin on vastattava kysymykseen: mitkä ovat ilmakehän olosuhteet tällä Saturnuksen satelliitilla. Amerikkalaisen avaruusjärjestön asiantuntijat uskovat, että Titanilla voi olla maapallon ulkopuolisia elämänmuotoja.
Titaani luonnollisissa väreissä (kuva "Cassini")
Uuden rajan aurinkokunnan tutkimusohjelman parhaan avaruustehtävän hankkeen finalistit olivat kaksi kehitystiimiä, yhteensä 12 ehdokasta. Molemmat edellä mainitut projektit saavat noin 4 miljoonaa dollaria vuodessa yksityiskohtien ja konseptin kehittämiseksi. Heidän on saatettava ohjelmat päätökseen heinäkuuhun 2019 mennessä, tutkittuaan kaikki tehtäviensä mahdolliset riskit ja tehtävä sitten lopullinen ehdotus. Voittajan projekti käynnistyy vuoden 2025 lopussa. Jokaisen tehtävän kehittäminen vaatii noin 850 miljoonaa dollaria, voittajan projekti saa tämän summan NASAlta, ja virasto kattaa myös kaikki voittavan avaruusaluksen avaruuteen laukaisemisen kustannukset - noin 150 miljoonaa dollaria.
Kuten asiantuntijat huomauttavat, julkistettu "hintalappu" on suunnilleen kaksinkertainen "kevyiden" avaruusmatkojen kustannuksiin toisen ohjelman - Discoveryn puitteissa - sekä 2-4 kertaa pienempi kuin "lippulaiva" -robottiasemien ja NASAn avaruuden budjetti kaukoputket. Ilmoitetun budjetin ansiosta koettimiin voidaan sijoittaa melko suuri ja laaja instrumenttisarja sekä pitkäikäiset radioisotooppiset virtalähteet, mutta kykyjensä ja käyttöiänsä suhteen nämä koettimet ovat edelleen huonompia kuin lippulaivat, kuten Cassini, Galileo ja Matkailijat.
On syytä huomata, että osana New Frontiers -ohjelmaa Yhdysvaltain avaruusjärjestö on suorittanut jo kolme onnistunutta tehtävää. Joten Juno-koetin tutkii Jupiterin kiertorataa, New Horizons-avaruusalus kulkee parhaillaan kohti Plutoa, ja OSIRIS-REx lentää asteroidille ottaakseen näytteitä sen pinnalta. Thomas Zurbuchenin mukaan virasto ei ole vielä tehnyt päätöstä siitä, mitä kantoraketteja käytetään tietyn tehtävän käynnistämiseen. Samalla hän ilmaisi luottamuksensa siihen, että siihen mennessä kun tarvittavien asemien ja luotainten luominen alkaa, SLS -raskasraketti ja yksityiset avaruusajoneuvot ovat valmiita laukaisemaan uuden sukupolven amerikkalaisia planeettojen välisiä koettimia..
Ydinhelikopteri Titanilla - DragonFly Mission
”Titan on ainutlaatuinen taivaankappale, jossa on tiheä ilmapiiri, järviä ja todellisia hiilivetymeriä, ainekierto ja vaikea ilmasto. Odotamme jatkavan Cassinin ja Huygensin tapausta ymmärtääksemme, onko Titanin pinnalla kaikki "elämän tiilet" ja voiko sillä olla elämää. Toisin kuin muut laskeutumismoduulit, "sudenkorento" pystyy lentämään paikasta toiseen liikkuen satoja kilometrejä ",- kertoi DragonFly-operaation johtaja Elizabeth Turtle.
Maan, Titanin (alhaalla vasemmalla) ja Kuun koon vertailu
Titan on Saturnuksen suurin kuu ja koko aurinkokunnan toiseksi suurin kuu (toiseksi vain Jupiterin kuu Ganymede). Lisäksi Titan on aurinkokunnan ainoa ruumis, lukuun ottamatta Maata, jonka pinnalla on todistettu olevan vakaa neste, ja myös planeetan ainoa satelliitti, jolla on tiheä ilmakehä. Kaikki tämä tekee Titanista erittäin houkuttelevan kohteen erilaisiin tieteellisiin tutkimuksiin ja tutkimuksiin.
Tämän Saturnuksen satelliitin halkaisija on 5152 kilometriä, mikä on 50% suurempi kuin Kuun, kun taas Titan on 80% suurempi kuin planeettamme satelliitti. Lisäksi Titan on suurempi kuin Mercury -planeetta. Titanin painovoima on noin seitsemäsosa Maan painovoimasta. Satelliitin pinta koostuu pääasiassa vesijäästä ja sedimenttisestä orgaanisesta aineesta. Paine Titanin pinnalla on noin 1,5 kertaa korkeampi kuin paine maan pinnalla, ilman lämpötila pinnalla on -170.. -180 astetta. Melko alhaisesta lämpötilasta huolimatta tätä satelliittia verrataan maapalloon kehityksen alkuvaiheessa. Siksi tutkijat eivät sulje pois mahdollisuutta, että Titanilla on yksinkertaisimpia elämänmuotoja, erityisesti olemassa olevissa maanalaisissa säiliöissä, joissa olosuhteet voivat olla paljon mukavammat kuin sen pinnalla.
Dragonfly, Johns Hopkinsin yliopiston tutkijoiden aivopeli, on monipuolinen laskeutumislaite, joka on varustettu useilla potkureilla, joiden avulla se voi nousta ja laskea pystysuunnassa. Tulevaisuudessa tämä mahdollistaa epätavallisen helikopterin tutkia Titanin pintaa ja tunnelmaa.”Yksi päätavoitteistamme on tutkia metaani- ja järviä. Haluamme ymmärtää, mitä heidän syvyydessään tapahtuu”,- sanoi Dragonfly-operaation pääjohtaja Elizabeth Turtle.”Päätehtävämme on yleensä valaista Saturnuksen satelliitin salaperäinen ympäristö, jossa on runsaasti orgaanista ja prebioottista kemiaa. Loppujen lopuksi Titan on eräänlainen planeettalaboratorio, jossa olisi mahdollista tutkia samankaltaisia kemiallisia reaktioita kuin ne, jotka olisivat voineet aiheuttaa elämän syntyä maan päällä."
Tällainen projekti, jos se voittaa kilpailun vuonna 2019, on erittäin epätavallinen ja uusi jopa NASAlle. Kahden ominaisuuden ansiosta Dragonfly -laite pystyy liikkumaan paikasta toiseen. Ensimmäinen on ydinvoimala, joka antaa sille energiaa hyvin pitkään. Toinen on joukko useita tehokkaita potkurimoottoreita, jotka voivat nostaa raskaan etsintäajoneuvon Titanin tiheään ilmaan. Kaikki tämä tekee Dragonflyista jonkin verran samankaltaisen kuin helikopterit tai nelikopterit, ainoana poikkeuksena, että avaruusydinhelikopteri suunnitellaan toimimaan paljon ankarammissa olosuhteissa kuin maan päällä.
Ydinhelikopteri Dragonfly Titanin pinnalla, NASA -kuva
Asiantuntijat huomauttavat, että tämä drone saa täysin energian, jonka tuottaa radioisotooppinen termosähköinen generaattori (RTG). Titanin melko tiheä ja paksu ilmapiiri tekee kaikista tekniikoista, joilla aurinkoenergia voidaan muuntaa sähköenergiaksi, tehottomaksi, minkä vuoksi ydinenergiasta tulee tehtävän perusenergian lähde. Samanlainen generaattori on asennettu Curiosity roveriin. Yöllä tällainen generaattori pystyy lataamaan täyteen dronin akut, mikä auttaa lentokoneessa suorittamaan yhden tai useita lentoja päivän aikana, kokonaiskesto jopa yksi tunti.
Tiedetään, että Dragonfly -työkalusarjan on tarkoitus sisältää: gammaspektrometrit, joilla voidaan tutkia Titanin pintakerroksen koostumusta (tämä laite auttaa tutkijoita löytämään todisteita nestemäisen valtameren esiintymisestä satelliitin pinnan alla); massaspektrometrit kevyiden elementtien (kuten typen, hiilen, rikin ja muiden) isotooppikoostumuksen analysoimiseksi; geofysikaaliset ja meteorologiset anturit, jotka mittaavat ilmakehän painetta, lämpötilaa, tuulen nopeutta, seismista aktiivisuutta; hänellä on myös kamerat kuvien ottamiseen. "Ydinhelikopterin" liikkuvuus antaa sille mahdollisuuden kerätä nopeasti erilaisia näytteitä ja suorittaa tarvittavat mittaukset.
Vain tunnin lennolla tämä laite pystyy kattamaan 10–20 kilometrin matkan. Eli vain yhdellä lennolla DragonFly -drone pystyy kattamaan pidemmän matkan kuin amerikkalainen Curiosity -rover pystyi tekemään 4 vuoden aikana punaisella planeetalla. Ja koko kaksivuotisen tehtävänsä aikana "ydinhelikopteri" pystyy tutkimaan melko vaikuttavan alueen Saturnuksen kuun pinnasta. Tehokkaan voimalaitoksen ansiosta kilpikonnan mukaan laitteen tiedot välitetään suoraan Maalle.
Jos hanke voittaa kilpailun ja saa lopullisen hyväksynnän osana New Frontiers Solar System Exploration -ohjelmaa, operaatio käynnistyy vuoden 2025 puolivälissä. Samaan aikaan DragonFly saapuu Titaniin vasta vuonna 2034, missä tapahtumien suotuisan kehityksen myötä se toimii pinnallaan useita vuosia.
Matkalla "Neuvostoliiton" komeettaan - CAESAR -tehtävään
Toinen tehtävä, joka parhaillaan hakee voittoa New Frontiers -kilpailussa, voi olla CAESAR -koetin - ensimmäinen NASA -avaruusalus, joka ottaa näytteitä haihtuvista aineista ja orgaanisista aineista komeetan pinnalta ja palaa sitten takaisin Maahan.”Komeettoja voidaan kutsua aurinkokunnan tärkeimmistä, mutta samalla vähiten tutkituista kohteista. Komeetat sisältävät aineita, joista maapallo "muovailtiin", ja ne olivat myös planeettamme tärkeimpiä orgaanisen aineen toimittajia. Mikä erottaa komeetat muista aurinkokunnan tunnetuista kappaleista? Komeettojen sisätilat sisältävät edelleen haihtuvia aineita, joita oli aurinkokunnassa syntymänsä aikana”, sanoi CAESAR -operaation johtaja Steve Squires.
Tilannekuva Churyumov-Gerasimenko-komeetasta, joka otettiin 19. syyskuuta 2014 Rosetta-kameralla
NASAn planeettaosaston johtajan Jim Greenin mukaan tämä tehtävä lähetetään hyvin tutkittuun komeettaan, jonka läheisyydessä toinen koetin on jo vieraillut, puhumme Rosetta-nimisestä eurooppalaisesta operaatiosta. Komeetta, jonka indeksi on 67P, kutsutaan "Neuvostoliittoksi", koska Neuvostoliiton tähtitieteilijät löysivät sen. Se on lyhytaikainen komeetta, jonka kiertoaika on noin 6 vuotta ja 7 kuukautta. Komeetti Churyumov-Gerasimenko löydettiin Neuvostoliitosta 23. lokakuuta 1969. Neuvostoliiton tähtitieteilijä Klim Churyumov löysi sen Kiovassa toisen komeetan - 32P / Komas Sola - valokuvalevyiltä, jotka Svetlana Gerasimenko otti saman vuoden syyskuussa Alma -Atan observatoriossa (ensimmäinen kuva, jossa uusi komeetta oli näkyvissä, otettiin 11. syyskuuta 1969)). Indeksi 67P tarkoittaa, että tämä on 67. lyhyen aikavälin avoin komeetta.
Todettiin, että Churyumov-Gerasimenko-komeetalla on huokoinen rakenne, 75-78% sen tilavuudesta on tyhjä. Komeetan valaistulla puolella lämpötila on -183 --143 celsiusastetta. Komeetalla ei ole jatkuvaa magneettikenttää. Viimeisimpien arvioiden mukaan sen massa on 10 miljardia tonnia (mittausvirheen arvioidaan olevan 10%), kiertoaika on 12 tuntia 24 minuuttia. Vuonna 2014 tutkijat löysivät komeetasta Rosetta -laitteella 16 orgaanisen yhdisteen molekyylejä, joista neljää - asetonia, propanaalia, metyyli -isosyanaattia ja asetamidia - ei ollut aiemmin löydetty komeetoista.
Amerikkalaisen avaruusjärjestön edustajien mukaan CAESAR -tehtävän valinta, joka lähetetään hyvin tutkittuun komeettaan, mahdollistaa kolmen linnun tappamisen yhdellä iskulla - tämä tekee operaatiosta turvallisemman, halvemman ja nopeuttaa sen käynnistämistä. Squiresin mukaan myös kapselin asentaminen maaperän keräämiseksi ja palauttamiseksi komeetasta Maalle on tärkeässä asemassa. Tämän kapselin loi aiemmin japanilainen avaruusjärjestö Hayabusa -koettimelle.”Tämän kapselin valinta selittyy sillä, että CAESAR -operaatio vaati kapselia, joka säilyttää komeetan haihtuvat aineet jäädytettynä koko lennon ajan maanpintaan koskettamiseen asti. Hayabusa -koettimen kapselissa on lämpösuoja, joka estää sen kuumentumisen jopa satoihin celsiusasteisiin, mikä voisi tapahtua tekniikkamme avulla”, amerikkalainen tiedemies totesi.
Mahdollinen näkymä CAESAR -koettimesta, NASAn kuva
NASAn suunnitelmien mukaan CAESAR -koetin on tarkoitus varustaa ionimoottorilla. Se saavuttaa Churyumov-Gerasimenko-komeetan pinnan suhteellisen nopeasti. Näytteitä sen aineesta, kuten Steve Squires toivoo, voisi olla maan päällä vuonna 2038.
