Den 20 december 2017 beslutade US National Aeronautics and Space Administration (NASA) om den fortsatta inriktningen av sitt program, New Frontiers. Thomas Tsurbuchen, chef för NASA: s vetenskapsdirektorat, berättade om rymdorganisationens planer vid en presskonferens. Enligt honom kommer nästa automatiska rymdstation inom ramen för New Frontiers-programmet att gå antingen till Titan (Saturnus satellit) eller till kometen Churyumov-Gerasimenko. Vilket av dessa två rymdobjekt den automatiska rymdstationen kommer att bli känt först 2019.
I händelse av att NASA -specialister väljer en komet, kommer byrån att skicka ett rymdfarkoster till den, som måste ta prover från dess yta och sedan skicka dem till jorden. Detta finalistprojekt kallas CAESAR. Huvudmålet med detta uppdrag är att samla organiska föreningar för att förstå hur kometer kan bidra till livets ursprung på vår planet. Det är värt att notera att Philae-sonden, som levererades till ytan av den europeiska stationen Rosetta, redan har landat på Churyumov-Gerasimenko-kometen. Sonden lyckades emellertid bara sända telemetri till jorden, varefter anslutningen till enheten förlorades. I slutet av september 2016 deorbiterades Rosetta -stationen och skickades för att kollidera med en komet.
I händelse av att NASA: s val görs till förmån för Titan, kommer Dragonfly -rymdfarkosten att skickas till dess yta, som redan har kallats en kärnkraftshelikopter, men utåt kommer den att se mer ut som en fyrkopter. Dragonfly måste skanna Titans yta för att avgöra vad den exakt är gjord av och hur den är arrangerad. Rymdhelikoptern måste också svara på frågan: vad är de atmosfäriska förhållandena på denna Saturnus -satellit. Specialister från den amerikanska rymdorganisationen tror att utomjordiska livsformer kan finnas på Titan.
Titan i naturliga färger (bild "Cassini")
Finalisterna i tävlingen om det bästa rymdmissionsprojektet inom ramen för New Frontiers solsystemutforskningsprogram var två utvecklingsteam, totalt 12 kandidater deltog i tävlingen. Båda projekten som låter ovan kommer att få cirka 4 miljoner dollar per år för att ta fram detaljer och koncept. De måste slutföra sina program senast juli 2019, efter att ha studerat alla möjliga risker för sina uppdrag och sedan komma med ett slutligt förslag. Vinnarprojektet kommer att lanseras i slutet av 2025. Utvecklingen av vart och ett av uppdragen kommer att kräva cirka 850 miljoner dollar, vinnarprojektet kommer att få detta belopp från NASA, och byrån kommer också att täcka alla kostnader för att sjösätta det vinnande rymdfarkosten i rymden - cirka ytterligare 150 miljoner dollar.
Som experter noterar är den tillkännagivna "prislappen" ungefär dubbelt så mycket som kostnaden för "lätta" rymduppdrag inom ramen för ett annat program - Discovery, samt 2-4 gånger mindre än budgeten för "flaggskepp" robotstationer och NASA -rymden teleskop. Den tillkännagivna budgeten gör det möjligt att placera på sonderna en ganska stor och omfattande uppsättning instrument, såväl som långlivade radioisotopkraftkällor, men vad gäller deras kapacitet och livslängd kommer dessa sonder fortfarande att vara sämre än flaggskepp som Cassini, Galileo och Voyagers.
Det är värt att notera att som en del av programmet New Frontiers har den amerikanska rymdorganisationen redan genomfört tre framgångsrika uppdrag. Så Juno-sonden studerar Jupiters bana, rymdfarkosten New Horizons är för närvarande på väg mot Pluto och OSIRIS-REx flyger till asteroiden för att ta prover från dess yta. Enligt Thomas Zurbuchen har byrån ännu inte fattat något beslut om vilka skjutbilar som ska användas för att starta ett visst uppdrag. Samtidigt uttryckte han förtroende för att när arbetet med skapandet av de nödvändiga stationerna och sonderna börjar, kommer SLS tungraket, liksom privata rymd "tunga lastbilar" att vara redo att lansera en ny generation av interplanetära amerikanska sonder..
Nuclear Helicopter on Titan - DragonFly Mission
”Titan är en unik himlakropp med en tät atmosfär, sjöar och verkliga hav av kolväten, en cykel av ämnen och ett svårt klimat. Vi förväntar oss att fortsätta Cassini och Huygens -fallet för att förstå om det finns alla "livets tegelstenar" på Titans yta och om det kan finnas liv på det. Till skillnad från andra landningsmoduler kommer vår "trollslända" att kunna flyga från plats till plats och flytta hundratals kilometer ", berättade chefen för DragonFly-uppdraget Elizabeth Turtle.
Jämförelse av jordens storlekar, Titan (nere till vänster) och månen
Titan är Saturnus största måne och den näst största månen i hela solsystemet (endast näst efter Jupiters måne Ganymedes). Titan är också den enda kroppen i solsystemet, med undantag för jorden, för vilken den stabila vätskans existens på dess yta har bevisats, och också den enda satelliten på planeten som har en tät atmosfär. Allt detta gör Titan till ett mycket attraktivt objekt för olika vetenskapliga undersökningar och studier.
Diametern på denna Saturnus -satellit är 5152 kilometer, vilket är 50% större än månens, medan Titan är 80% större än vår planets satellit i massa. Dessutom är Titan större än planeten Merkurius. Tyngdkraften på Titan är ungefär en sjundedel av jordens tyngdkraft. Satellitens yta består främst av vattenis och sedimentärt organiskt material. Trycket vid Titans yta är cirka 1,5 gånger högre än trycket vid jordytan, lufttemperaturen vid ytan är -170.. -180 grader Celsius. Trots den ganska låga temperaturen jämförs denna satellit med jorden i de tidiga stadierna av dess utveckling. Därför utesluter forskare inte möjligheten att det finns de enklaste formerna av liv på Titan, särskilt i de befintliga underjordiska reservoarerna, under vilka förhållandena kan vara mycket bekvämare än på dess yta.
The Dragonfly, hjärnbarnet till forskare vid Johns Hopkins University, kommer att vara en mångsidig landare utrustad med flera propellrar som gör att den kan lyfta och landa vertikalt. I framtiden kommer detta att tillåta en ovanlig helikopter att utforska ytan och atmosfären på Titan.”Ett av våra huvudmål är att bedriva forskning om metanfloder och sjöar. Vi vill förstå vad som händer i deras djup,”- sade chefsledaren för Dragonfly-uppdraget, Elizabeth Turtle.”I allmänhet är vår huvudsakliga uppgift att belysa den mystiska miljön i Saturnus satellit, rik på organisk och prebiotisk kemi. Trots allt är Titan idag ett slags planetlaboratorium, där det skulle vara möjligt att studera kemiska reaktioner som liknar dem som kunde ha orsakat livets ursprung på jorden."
Ett sådant här projekt, om det vinner tävlingen 2019, kommer att vara mycket ovanligt och nytt även för NASA. Tack vare dess två funktioner kommer Dragonfly -enheten att kunna flytta från plats till plats. Den första är närvaron av ett kärnkraftverk, som kommer att förse det med energi under mycket lång tid. Den andra är en uppsättning av flera kraftfulla propellermotorer som kan lyfta ett tungt prospekteringsfordon till Titans täta luft. Allt detta gör Dragonfly något liknande helikoptrar eller quadcopters, med det enda undantaget att rymdkärnhelikoptern kommer att vara konstruerad för att fungera under mycket hårdare förhållanden än på jorden.
Kärnhelikopter Dragonfly på ytan av Titan, NASA -illustration
Experter noterar att denna drönare kommer att levereras fullt ut med energi producerad av en radioisotop termoelektrisk generator (RTG). Titans ganska täta och tjocka atmosfär gör all teknik för att omvandla solenergi till elektrisk energi ineffektiv, varför kärnkraft kommer att bli den grundläggande energikällan för uppdraget. En liknande generator är installerad på Curiosity -rovern. Under natten kommer en sådan generator att kunna ladda drönarens batterier fullt ut, vilket hjälper flygplanet att utföra en eller flera flygningar under dagen, med en total varaktighet på upp till en timme.
Det är känt att Dragonfly -verktygssatsen är planerad att innehålla: gammaspektrometrar som kommer att kunna studera sammansättningen av Titans underlagsskikt (denna enhet hjälper forskare att hitta bevis på förekomsten av ett flytande hav under satellitytan); masspektrometrar för analys av den isotopiska sammansättningen av lätta element (såsom kväve, kol, svavel och andra); geofysiska och meteorologiska sensorer som mäter atmosfärstryck, temperatur, vindhastighet, seismisk aktivitet; han kommer också att ha kameror för att ta bilder. Rörligheten för "kärnhelikoptern" gör att den snabbt kan samla olika prover och utföra nödvändiga mätningar.
På bara en timmes flygning kommer den här enheten att kunna täcka ett avstånd på 10 till 20 kilometer. Det vill säga, på bara en flygning kommer DragonFly -drönaren att kunna täcka ett större avstånd än den amerikanska Curiosity -rovern kunde göra under sina fyra års vistelse på den röda planeten. Och under hela sitt tvååriga uppdrag kommer "kärnkraftshelikoptern" att kunna utforska ett ganska imponerande område på ytan av Saturnusmånen. Tack vare närvaron av ett kraftfullt kraftverk ombord kommer data från enheten, enligt Turtle, att överföras till jorden direkt.
Om projektet vinner tävlingen och får slutgodkännande som en del av New Frontiers Solar System Exploration Program, startar uppdraget i mitten av 2025. Samtidigt kommer DragonFly att komma till Titan först år 2034, där det med en gynnsam utveckling av händelser kommer att fungera på dess yta i flera år.
På väg till den "sovjetiska" kometen - CAESAR -uppdraget
Det andra uppdraget, som för närvarande hävdar seger i New Frontiers -tävlingen, kan vara CAESAR -sonden - det första NASA -rymdfarkosten som tar prover av flyktiga ämnen och organiska ämnen från en komets yta och sedan återvänder tillbaka till jorden.”Kometer kan kallas de viktigaste, men samtidigt de minst studerade objekten i solsystemet. Kometer innehåller de ämnen från vilka jorden "formades", och de var också de viktigaste leverantörerna av organiskt material till vår planet. Vad skiljer kometer från andra kända kroppar i solsystemet? Komets inre innehåller fortfarande flyktiga ämnen som fanns i solsystemet vid tidpunkten för dess födelse, säger Steve Squires, chef för CAESAR -uppdraget.
En ögonblicksbild av Churyumov-Gerasimenko-kometen tagen den 19 september 2014 med Rosetta-kameran
Enligt chefen för NASA: s planetavdelning Jim Green kommer detta uppdrag att skickas till en mycket välstuderad komet, i närheten av vilken en annan sond redan har besökt, vi talar om ett europeiskt uppdrag som heter Rosetta. Kometen med index 67P kallas "sovjetisk", eftersom den upptäcktes av sovjetiska astronomer. Det är en komet med kort period med en orbitalperiod på cirka 6 år och 7 månader. Kometen Churyumov-Gerasimenko upptäcktes i Sovjetunionen den 23 oktober 1969. Det upptäcktes av den sovjetiska astronomen Klim Churyumov i Kiev på fotografiska plattor av en annan komet - 32P / Komas Sola, som togs av Svetlana Gerasimenko i september samma år vid Alma -Ata -observatoriet (den första bilden där den nya kometen var synlig togs den 11 september 1969)). Index 67P betyder att detta är den 67: e korta perioden med öppen komet.
Det konstaterades att Churyumov-Gerasimenko-kometen har en porös struktur, 75-78% av dess volym är ogiltig. På komets upplysta sida varierar temperaturen från -183 till -143 grader Celsius. Det finns inget konstant magnetfält på kometen. Enligt de senaste uppskattningarna är dess massa 10 miljarder ton (mätfelet uppskattas till 10%), rotationsperioden är 12 timmar 24 minuter. Under 2014, med hjälp av Rosetta -apparaten, kunde forskare hitta molekyler av 16 organiska föreningar på kometen, varav fyra - aceton, propanal, metylisocyanat och acetamid - inte tidigare hade hittats på kometer.
Enligt företrädare för den amerikanska rymdorganisationen kommer valet av CAESAR -uppdraget, som skickas till en välstuderad komet, att tillåta att döda tre fåglar i en smäll - detta gör uppdraget säkrare, billigare och påskyndar också lanseringen. Enligt Squires kommer installationen av en kapsel för insamling och retur av jord från en komet till jorden också att spela en roll. Denna kapsel skapades tidigare av den japanska rymdorganisationen för Hayabusa -sonden.”Valet av denna kapsel förklaras av det faktum att CAESAR -uppdraget krävde en kapsel som skulle hålla kvar flyktiga ämnen från kometen i frusen form under hela flygningen, upp till att röra jordens yta. Kapseln för Hayabusa -sonden har en värmesköld som hindrar den från att värma upp till flera hundra grader Celsius, vilket kan hända med vår teknik, säger den amerikanska forskaren.
Möjlig vy av CAESAR -sonden, illustration av NASA
Enligt NASA: s planer är CAESAR -sonden planerad att utrustas med en jonmotor. Den kommer att nå ytan på Churyumov-Gerasimenko-kometen relativt snabbt. Exempel på dess materia, som Steve Squires hoppas, kan finnas på jorden 2038.
