20. detsembril 2017 otsustas USA riiklik lennundus- ja kosmoseamet (NASA) oma programmi New Frontiers edasise suuna. NASA teadusdirektoraadi juht Thomas Tsurbuchen rääkis pressikonverentsil kosmoseagentuuri plaanidest. Tema sõnul läheb järgmine automaatne kosmosejaam programmi New Frontiers raames kas Titanile (Saturni satelliit) või komeet Churyumov-Gerasimenkole. Millisele neist kahest kosmoseobjektist automaatne kosmosejaam läheb, saab teada alles 2019. aastal.
Juhul, kui NASA spetsialistid valivad komeedi, saadab agentuur talle kosmoselaeva, mis peab selle pinnalt proovid võtma ja seejärel Maale saatma. Selle finalisti projekti nimi on CAESAR. Selle missiooni peamine eesmärk on koguda orgaanilisi ühendeid, et mõista, kuidas komeedid võiksid kaasa aidata meie planeedi elu tekkimisele. Väärib märkimist, et Euroopa jaama Rosetta poolt pinnale toimetatud sond Philae on juba maandunud Tšurjumovi-Gerasimenko komeedile. Siiski õnnestus sondil Maale edastada ainult telemeetriat, misjärel ühendus seadmega katkes. 2016. aasta septembri lõpus deboreeriti Rosetta jaam ja saadeti komeediga põrkuma.
Juhul, kui NASA valik tehakse Titani kasuks, saadetakse selle pinnale kosmoselaev Dragonfly, mida on juba nimetatud tuumakopteriks, kuid väliselt meenutab see pigem kvadrokopterit. Dragonfly peab Titani pinda skaneerima, et teha kindlaks, millest see täpselt koosneb ja kuidas see on paigutatud. Samuti peab kosmosehelikopter vastama küsimusele: millised on selle Saturni satelliidi atmosfääritingimused. Ameerika kosmoseagentuuri spetsialistid usuvad, et Titanil võivad eksisteerida maavälised eluvormid.
Titaan looduslikes värvides (pilt "Cassini")
Uue piiride päikesesüsteemi uurimisprogrammi raames parima kosmosemissiooni projekti konkursi finalistideks olid kaks arendusmeeskonda, kokku osales konkursil 12 kandidaati. Mõlemad ülaltoodud projektid saavad üksikasjade ja kontseptsiooni väljatöötamiseks umbes 4 miljonit dollarit aastas. Nad peavad oma programmid lõpule viima 2019. aasta juuliks, olles uurinud kõiki oma missioonide võimalikke riske, ja esitama seejärel lõpliku ettepaneku. Võitja projekt käivitatakse 2025. aasta lõpus. Iga missiooni väljatöötamiseks kulub ligikaudu 850 miljonit dollarit, võitja projekt saab selle summa NASA -lt ning agentuur katab ka kõik võitnud kosmoselaeva kosmosesse laskmise kulud - ligikaudu veel 150 miljonit dollarit.
Nagu eksperdid märgivad, on väljakuulutatud "hinnasilt" ligikaudu kaks korda odavam kui "kerge" kosmosemissioon teise programmi - Discovery raames -, samuti 2-4 korda väiksem kui "lipulaevade" robotjaamade ja NASA kosmose eelarve. teleskoobid. Väljakuulutatud eelarve võimaldab sondidele paigutada üsna suure ja ulatusliku instrumendikomplekti ning pikaealisi radioisotoopide jõuallikaid, kuid oma võimete ja eluea poolest jäävad need sondid siiski alla sellistele lipulaevadele nagu Cassini, Galileo ja Reisijad.
Väärib märkimist, et programmi New Frontiers raames on USA kosmoseagentuur lõpetanud juba kolm edukat missiooni. Nii uurib Juno sond Jupiteri orbiiti, kosmoseaparaat New Horizons suundub praegu Pluuto poole ja OSIRIS-REx lendab asteroidi juurde, et selle pinnalt proove võtta. Thomas Zurbucheni sõnul ei ole amet veel otsustanud, milliseid kanderakette konkreetse missiooni käivitamiseks kasutatakse. Samas avaldas ta veendumust, et selleks ajaks, kui töö nõutavate jaamade ja sondide loomisega algab, on SLS -i raskerakett ja eraruumi „raskeveokid“valmis käivitama uue põlvkonna Ameerika planeetidevahelisi sonde..
Tuumahelikopter Titanil - DragonFly missioon
„Titan on ainulaadne taevakeha, millel on tihe atmosfäär, järved ja tõelised süsivesinike mered, ainete ring ja raske kliima. Ootame Cassini ja Huygensi juhtumi jätkamist, et mõista, kas Titani pinnal on kõik "elu tellised" ja kas sellel saab elu eksisteerida. Erinevalt teistest maandumismoodulitest suudab meie "kiil" lennata ühest kohast teise, liikudes sadu kilomeetreid, "ütles DragonFly missiooni juht Elizabeth Turtle.
Maa, Titani (all vasakul) ja Kuu suuruste võrdlus
Titan on Saturni suurim kuu ja suuruselt teine kuu kogu päikesesüsteemis (teine vaid Jupiteri kuu Ganymede järel). Samuti on Titan ainus keha Päikesesüsteemis, välja arvatud Maa, mille puhul on tõestatud vedeliku stabiilne olemasolu selle pinnal, ning ka planeedi ainus tiheda atmosfääriga satelliit. Kõik see muudab Titani väga atraktiivseks objektiks erinevate teaduslike uuringute ja uuringute jaoks.
Selle Saturni satelliidi läbimõõt on 5152 kilomeetrit, mis on 50% suurem kui Kuul, samas kui Titan on 80% suurem kui meie planeedi satelliit. Samuti on Titan suurem kui planeet Merkuur. Raskusjõud Titani peal on umbes seitsmendik Maa gravitatsioonijõust. Satelliidi pind koosneb peamiselt vesijääst ja sette orgaanilisest ainest. Rõhk Titani pinnal on ligikaudu 1,5 korda suurem kui rõhk maapinnal, õhutemperatuur pinnal on -170.. -180 kraadi Celsiuse järgi. Vaatamata üsna madalale temperatuurile võrreldakse seda satelliiti Maaga selle arengu algusjärgus. Seetõttu ei välista teadlased võimalust, et Titanil on olemas kõige lihtsamad eluvormid, eriti olemasolevates maa -alustes veehoidlates, mille tingimused võivad olla palju mugavamad kui selle pinnal.
Dragonfly, Johns Hopkinsi ülikooli teadlaste idee, on mitmekülgne maandur, mis on varustatud mitme propelleriga, mis võimaldavad sellel vertikaalselt tõusta ja maanduda. Tulevikus võimaldab see ebatavalisel helikopteril Titani pinda ja atmosfääri uurida. „Üks meie põhieesmärke on metaanijõgede ja -järvede uurimine. Me tahame mõista, mis nende sügavuses toimub,”ütles Dragonfly missiooni juht, Elizabeth Turtle. „Üldiselt on meie peamine ülesanne heita valgust Saturni satelliidi salapärasele keskkonnale, mis on rikas orgaanilise ja prebiootilise keemia poolest. Lõppude lõpuks on Titan tänapäeval omamoodi planeetide laboratoorium, kus oleks võimalik uurida keemilisi reaktsioone, mis on sarnased nendega, mis võisid põhjustada elu tekkimist Maal."
Selline projekt, kui see võidab konkursi 2019. aastal, on isegi NASA jaoks väga ebatavaline ja uus. Tänu kahele funktsioonile saab Dragonfly seade ühest kohast teise liikuda. Esimene on tuumaelektrijaama olemasolu, mis annab sellele energiat väga pikaks ajaks. Teine on mitmete võimsate propellermootorite komplekt, mis suudavad raske uurimismasina Titani tihedasse õhku tõsta. Kõik see muudab Dragonfly mõnevõrra sarnaseks helikopterite või nelikopteritega, ainult selle erandiga, et kosmose tuumakopter kavandatakse töötama palju karmimates tingimustes kui Maal.
Tuumahelikopter Dragonfly Titani pinnal, NASA illustratsioon
Eksperdid märgivad, et see droon saab täielikult energia, mida toodab radioisotoopide termoelektriline generaator (RTG). Titani üsna tihe ja paks atmosfäär muudab igasugused päikeseenergia elektrienergiaks muundamise tehnoloogiad ebaefektiivseks, mistõttu muutub tuumaenergia missiooni põhiliseks energiaallikaks. Sarnane generaator on paigaldatud ka roverile. Öösel saab selline generaator drooni akusid täis laadida, mis aitab lennukil päeva jooksul sooritada ühe või mitu lendu, kogupikkusega kuni üks tund.
Teadaolevalt on Dragonfly tööriistakomplektis kavas sisaldada: gammaspektromeetreid, mis võimaldavad uurida Titani maa -aluse kihi koostist (see seade aitab teadlastel leida tõendeid vedela ookeani olemasolu kohta satelliidi pinna all); massispektromeetrid kergete elementide (nagu lämmastik, süsinik, väävel jt) isotoopkoostise analüüsimiseks; geofüüsikalised ja meteoroloogilised andurid, mis mõõdavad atmosfäärirõhku, temperatuuri, tuule kiirust, seismilist aktiivsust; tal on ka pildistamiseks kaamerad. "Tuumakopteri" liikuvus võimaldab tal kiiresti koguda erinevaid proove ja teha vajalikke mõõtmisi.
Vaid ühe tunni lennuga suudab see seade läbida 10–20 kilomeetri pikkuse vahemaa. See tähendab, et vaid ühe lennuga suudab DragonFly droon läbida suurema vahemaa, kui Ameerika Curiosity rover oma 4 aasta jooksul punasel planeedil viibides suutis. Ja kogu oma kaheaastase missiooni jooksul saab "tuumakopter" uurida üsna muljetavaldavat Saturni kuu pinna pinda. Tänu võimsa elektrijaama olemasolule pardal edastatakse seadme andmed kilpkonna sõnul otse Maale.
Kui projekt võidab konkursi ja saab New Frontiers päikesesüsteemi uurimisprogrammi raames lõpliku heakskiidu, käivitatakse missioon 2025. aasta keskel. Samal ajal jõuab DragonFly Titani alles 2034. aastal, kus sündmuste soodsa arenguga töötab see oma pinnal mitu aastat.
Teel "nõukogude" komeedi juurde - CAESARi missioon
Teine missioon, mis praegu New Frontiers võistlusel võitu pretendeerib, võib olla sond CAESAR - esimene NASA kosmoseaparaat, mis võttis komeetide pinnalt lenduvate ja orgaaniliste ainete proove ning naasis seejärel tagasi Maale. “Komeete võib nimetada Päikesesüsteemi kõige olulisemateks, kuid samas kõige vähem uuritud objektideks. Komeedid sisaldavad neid aineid, millest Maa "vormiti", ning nad olid ka meie planeedi peamised orgaanilise aine tarnijad. Mille poolest erinevad komeedid teistest päikesesüsteemi teadaolevatest kehadest? Komeetide sisemuses on endiselt lenduvaid aineid, mis olid päikesesüsteemis selle sünni ajal,”ütles CAESARi missiooni juht Steve Squires.
Pilte Churyumov-Gerasimenko komeedist, mis tehti 19. septembril 2014 koos Rosetta kaameraga
NASA planeetide osakonna juhi Jim Greeni sõnul saadetakse see missioon väga hästi uuritud komeedile, mille läheduses on juba teine sond käinud, räägime Euroopa missioonist nimega Rosetta. Komeeti indeksiga 67P nimetatakse "nõukogudeks", kuna selle avastasid Nõukogude astronoomid. See on lühiajaline komeet, mille orbitaalperiood on ligikaudu 6 aastat ja 7 kuud. Kury Churyumov-Gerasimenko avastati NSV Liidus 23. oktoobril 1969. aastal. Selle avastas Nõukogude astronoom Klim Churyumov Kiievis teise komeedi - 32P / Komas Sola - fotoplaatidelt, mille Svetlana Gerasimenko tegi sama aasta septembris Alma -Ata observatooriumis (esimene pilt, millel uus komeet oli nähtav, võeti 11. septembril 1969)). Indeks 67P tähendab, et see on 67. lühiajaline avatud komeet.
Leiti, et Tšurjumovi-Gerasimenko komeedil on poorne struktuur, 75–78% selle mahust on tühi. Komeedi valgustatud küljel on temperatuur vahemikus -183 kuni -143 kraadi Celsiuse järgi. Komeedil puudub pidev magnetväli. Viimaste hinnangute kohaselt on selle mass 10 miljardit tonni (mõõtmisviga on hinnanguliselt 10%), pöörlemisperiood on 12 tundi 24 minutit. 2014. aastal suutsid teadlased Rosetta aparaati kasutades leida komeedilt 16 orgaanilise ühendi molekule, millest nelja - atsetooni, propanaali, metüülisotsüanaadi ja atseetamiidi - polnud komeetidel varem leitud.
Ameerika kosmoseagentuuri esindajate sõnul võimaldab hästi uuritud komeedile saadetud missiooni CAESAR valik ühe lindiga tappa kolm lindu - see muudab missiooni turvalisemaks, odavamaks ja kiirendab ka selle käivitamist. Squirese sõnul mängib rolli ka kapsli paigaldamine mulla kogumiseks ja komeedist Maale tagasitoomiseks. Selle kapsli lõi varem Jaapani kosmoseagentuur Hayabusa sondi jaoks. „Selle kapsli valikut seletatakse asjaoluga, et CAESARi missiooni jaoks oli vaja kapslit, mis hoiaks komeetist lenduvaid aineid kogu lennu vältel külmunud kujul kuni maapinna puudutamiseni. Hayabusa sondi kapslil on kuumakilp, mis takistab selle kuumenemist kuni mitusada kraadi Celsiuse järgi, mis võib juhtuda meie tehnoloogiate kasutamisel,”märkis Ameerika teadlane.
Võimalik vaade CAESAR -sondile, NASA illustratsioon
NASA plaanide kohaselt on kavas sond CAESAR varustada ioonmootoriga. Tšurjumovi-Gerasimenko komeedi pinnale jõuab see suhteliselt kiiresti. Steve Squires loodab, et selle aine proovid võivad Maal olla 2038. aastal.
