Pe 20 decembrie 2017, Administrația Națională Aeronautică și Spațială (NASA) a SUA a decis direcția suplimentară a programului său numit New Frontiers. Thomas Tsurbuchen, șeful Direcției științifice a NASA, a vorbit despre planurile agenției spațiale într-o conferință de presă. Potrivit acestuia, următoarea stație spațială automată din cadrul programului Noile Frontiere va merge fie la Titan (un satelit al lui Saturn), fie la cometa Churyumov-Gerasimenko. La care dintre aceste două obiecte spațiale va merge stația spațială automată va deveni cunoscut abia în 2019.
În cazul în care specialiștii NASA optează pentru o cometă, agenția îi va trimite o navă spațială, care va trebui să preia mostre de pe suprafața sa și apoi să le trimită pe Pământ. Acest proiect finalist se numește CAESAR. Scopul principal al acestei misiuni este de a colecta compuși organici pentru a înțelege modul în care cometele ar putea contribui la originea vieții pe planeta noastră. Este demn de remarcat faptul că sonda Philae, livrată la suprafața sa de stația europeană Rosetta, a aterizat deja pe cometa Churyumov-Gerasimenko. Cu toate acestea, sonda a reușit să transmită numai telemetrie către Pământ, după care s-a pierdut conexiunea cu dispozitivul. La sfârșitul lunii septembrie 2016, stația Rosetta a fost deorbitată și trimisă să se ciocnească de o cometă.
În cazul în care alegerea NASA este făcută în favoarea lui Titan, nava spațială Dragonfly va fi trimisă la suprafața sa, care a fost deja numită elicopter nuclear, dar în exterior va arăta mai degrabă ca un quadrocopter. Dragonfly va trebui să scaneze suprafața lui Titan pentru a determina din ce este făcută exact și cum este aranjată. De asemenea, elicopterul spațial va trebui să răspundă la întrebarea: care sunt condițiile atmosferice de pe acest satelit al lui Saturn. Specialiștii de la agenția spațială americană cred că pe Titan pot exista forme de viață extraterestre.
Titan în culori naturale (imaginea "Cassini")
Finaliștii competiției pentru cel mai bun proiect de misiune spațială în cadrul programului de explorare a sistemului solar New Frontiers au fost două echipe de dezvoltare, un total de 12 candidați au participat la concurs. Ambele proiecte sunate mai sus vor primi aproximativ 4 milioane de dolari pe an pentru a elabora detaliile și conceptul. Aceștia trebuie să-și finalizeze programele până în iulie 2019, după ce au studiat toate riscurile posibile ale misiunilor lor, apoi să vină cu o propunere finală. Proiectul câștigătorului va fi lansat la sfârșitul anului 2025. Dezvoltarea fiecăreia dintre misiuni va necesita aproximativ 850 de milioane de dolari, proiectul câștigătorului va primi această sumă de la NASA, iar agenția va acoperi, de asemenea, toate costurile lansării navei spațiale câștigătoare în spațiu - aproximativ încă 150 de milioane de dolari.
După cum remarcă experții, „prețul” anunțat este aproximativ de două ori mai mare decât costul misiunilor spațiale „ușoare” în cadrul unui alt program - Discovery, precum și de 2-4 ori mai mic decât bugetul stațiilor robotice „pilot” și al spațiului NASA telescoape. Bugetul anunțat permite plasarea pe sonde a unui set destul de mare și extins de instrumente, precum și a unor surse de energie radioizotopice de lungă durată, dar în ceea ce privește capacitățile și durata lor de viață, aceste sonde vor fi în continuare inferioare unor nave emblematice precum Cassini, Galileo și Călători.
Este demn de remarcat faptul că, în cadrul programului New Frontiers, agenția spațială americană a îndeplinit deja trei misiuni de succes. Deci, sonda Juno studiază orbita lui Jupiter, nava spațială New Horizons se îndreaptă în prezent către Pluton, iar OSIRIS-REx zboară spre asteroid pentru a prelua probe de pe suprafața sa. Potrivit lui Thomas Zurbuchen, agenția nu a luat încă o decizie asupra vehiculelor de lansare care vor fi utilizate pentru a lansa o anumită misiune. În același timp, el și-a exprimat încrederea că până la începerea lucrărilor la crearea stațiilor și sondelor necesare, racheta SLS grea, precum și spațiile private „camioane grele” vor fi gata să lanseze o nouă generație de sonde interplanetare americane.
Nuclear Helicopter on Titan - DragonFly Mission
„Titanul este un corp ceresc unic, cu o atmosferă densă, lacuri și mări reale de hidrocarburi, un ciclu de substanțe și un climat dificil. Ne așteptăm să continuăm cazul Cassini și Huygens pentru a înțelege dacă există toate „cărămizile vieții” pe suprafața lui Titan și dacă viața poate exista pe el. Spre deosebire de alte module de aterizare, „libelulă” noastră va putea zbura dintr-un loc în altul, deplasându-se sute de kilometri , - a declarat șeful misiunii DragonFly Elizabeth Turtle.
Comparația dimensiunilor Pământului, Titanului (în stânga jos) și a Lunii
Titan este cea mai mare lună a lui Saturn și a doua cea mai mare lună din întregul sistem solar (a doua doar după luna lui Jupiter, Ganimedes). De asemenea, Titan este singurul corp din sistemul solar, cu excepția Pământului, pentru care sa dovedit existența stabilă a lichidului pe suprafața sa și, de asemenea, singurul satelit al planetei care are o atmosferă densă. Toate acestea fac din Titan un obiect foarte atractiv pentru diverse cercetări și studii științifice.
Diametrul acestui satelit al lui Saturn este de 5152 kilometri, care este cu 50% mai mare decât cel al Lunii, în timp ce Titan este cu 80% mai mare decât satelitul planetei noastre în masă. De asemenea, Titan este mai mare decât planeta Mercur. Forța gravitațională de pe Titan este de aproximativ o șapte parte din gravitația Pământului. Suprafața satelitului este compusă în principal din gheață de apă și materie organică sedimentară. Presiunea la suprafața lui Titan este de aproximativ 1,5 ori mai mare decât presiunea la suprafața pământului, temperatura aerului la suprafață este de -170.. -180 grade Celsius. În ciuda temperaturii destul de scăzute, acest satelit este comparat cu Pământul în primele etape ale dezvoltării sale. Prin urmare, oamenii de știință nu exclud posibilitatea existenței celor mai simple forme de viață pe Titan, în special în rezervoarele subterane existente, condițiile în care pot fi mult mai confortabile decât la suprafața sa.
Dragonfly, creat de oamenii de știință de la Universitatea Johns Hopkins, va fi un lander versatil echipat cu elice multiple care îi permit să decoleze și să aterizeze pe verticală. În viitor, acest lucru va permite unui elicopter neobișnuit să exploreze suprafața și atmosfera lui Titan. „Unul dintre obiectivele noastre principale este de a efectua cercetări asupra râurilor și lacurilor de metan. Vrem să înțelegem ce se întâmplă în adâncurile lor”, - a spus liderul șef al misiunii Dragonfly, Elizabeth Turtle. „În general, sarcina noastră principală este de a face lumină asupra mediului misterios al satelitului lui Saturn, bogat în chimie organică și prebiotică. La urma urmei, Titan astăzi este un fel de laborator planetar, unde ar fi posibil să se studieze reacții chimice similare cu cele care ar fi putut provoca originea vieții pe Pământ.
Un astfel de proiect, dacă va câștiga competiția în 2019, va fi foarte neobișnuit și nou, chiar și pentru NASA. Datorită celor două caracteristici ale sale, dispozitivul Dragonfly se va putea deplasa dintr-un loc în altul. Prima este prezența unei centrale nucleare, care îi va furniza energie pentru o perioadă foarte lungă de timp. Al doilea este un set de mai multe motoare puternice cu elice care pot ridica un vehicul greu de explorare în aerul dens al lui Titan. Toate acestea fac ca Dragonfly să fie oarecum similar cu elicopterele sau quadcopterele, cu singura excepție că elicopterul nuclear spațial va fi proiectat să funcționeze în condiții mult mai dure decât pe Pământ.
Elicopter nuclear Dragonfly pe suprafața lui Titan, ilustrare NASA
Experții notează că această dronă va fi complet alimentată cu energie produsă de un generator termoelectric de radioizotopi (RTG). Atmosfera destul de densă și groasă a lui Titan face ca orice tehnologie de conversie a energiei solare în energie electrică să fie ineficientă, motiv pentru care energia nucleară va deveni sursa de bază a energiei pentru misiune. Un generator similar este instalat pe rover-ul Curiosity. În timpul nopții, un astfel de generator va putea încărca complet bateriile dronei, ceea ce va ajuta avionul să efectueze unul sau mai multe zboruri în timpul zilei, cu o durată totală de până la o oră.
Se știe că setul de instrumente Dragonfly este planificat să includă: spectrometre gamma care vor putea studia compoziția stratului subteran al lui Titan (acest dispozitiv va ajuta oamenii de știință să găsească dovezi ale prezenței unui ocean lichid sub suprafața satelitului); spectrometre de masă pentru analiza compoziției izotopice a elementelor ușoare (precum azot, carbon, sulf și altele); senzori geofizici și meteorologici care vor măsura presiunea atmosferică, temperatura, viteza vântului, activitatea seismică; va avea și camere de luat vederi pentru a face poze. Mobilitatea „elicopterului nuclear” îi va permite să colecteze rapid diferite probe și să efectueze măsurătorile necesare.
În doar o oră de zbor, acest dispozitiv va putea parcurge o distanță de 10 până la 20 de kilometri. Adică, într-un singur zbor, drona DragonFly va putea parcurge o distanță mai mare decât a reușit rover-ul American Curiosity în cei 4 ani de ședere pe planeta roșie. Și în timpul întregii sale misiuni de doi ani, „elicopterul nuclear” va putea explora o zonă destul de impresionantă a suprafeței lunii lui Saturn. Datorită prezenței unei centrale puternice la bord, datele de pe dispozitiv, potrivit Turtle, vor fi transmise direct pe Pământ.
Dacă proiectul câștigă competiția și primește aprobarea finală ca parte a Programului de explorare a sistemului solar New Frontiers, misiunea va fi lansată la mijlocul anului 2025. În același timp, DragonFly va ajunge la Titan abia în 2034, unde, cu o dezvoltare favorabilă a evenimentelor, va lucra la suprafața sa timp de câțiva ani.
În drum spre cometa „sovietică” - misiunea CAESAR
Cea de-a doua misiune, care pretinde în prezent victoria în competiția New Frontiers, poate fi sonda CAESAR - prima navă spațială NASA care a prelevat mostre de substanțe volatile și organice de pe suprafața unei comete și apoi s-a întors pe Pământ. „Cometele pot fi numite cele mai importante, dar în același timp cele mai puțin studiate obiecte ale sistemului solar. Cometele conțin acele substanțe din care a fost „modelat” Pământul și au fost, de asemenea, principalii furnizori de materie organică pentru planeta noastră. Ce face diferența cometelor de alte corpuri cunoscute din sistemul solar? Interiorul cometelor conține încă volatile care erau prezente în sistemul solar la momentul nașterii sale”, a declarat Steve Squires, șeful misiunii CAESAR.
Un instantaneu al cometei Churyumov-Gerasimenko realizat pe 19 septembrie 2014 cu camera Rosetta
Potrivit șefului departamentului planetar al NASA Jim Green, această misiune va fi trimisă unei comete foarte bine studiate, în vecinătatea căreia a vizitat deja o altă sondă, vorbim despre o misiune europeană numită Rosetta. Cometa cu indicele 67P se numește „sovietică”, deoarece a fost descoperită de astronomii sovietici. Este o cometă de scurtă durată cu o perioadă orbitală de aproximativ 6 ani și 7 luni. Cometa Churyumov-Gerasimenko a fost descoperită în URSS la 23 octombrie 1969. A fost descoperit de astronomul sovietic Klim Churyumov la Kiev pe plăcile fotografice ale unei alte comete - 32P / Komas Sola, care au fost luate de Svetlana Gerasimenko în septembrie același an la Observatorul Alma-Ata (prima imagine în care noua cometă a fost vizibil a fost luată la 11 septembrie 1969)). Indicele 67P înseamnă că aceasta este a 67-a cometă deschisă pe perioadă scurtă.
S-a constatat că cometa Churyumov-Gerasimenko are o structură poroasă, 75-78% din volumul său este nul. Pe partea iluminată a cometei, temperaturile variază de la -183 la -143 grade Celsius. Nu există câmp magnetic constant pe cometă. Conform ultimelor estimări, masa sa este de 10 miliarde de tone (eroarea de măsurare este estimată la 10%), perioada de rotație este de 12 ore și 24 de minute. În 2014, utilizând aparatul Rosetta, oamenii de știință au reușit să găsească molecule din 16 compuși organici pe cometă, dintre care patru - acetonă, propanal, izocianat de metil și acetamidă - nu au fost găsite anterior pe comete.
Potrivit reprezentanților agenției spațiale americane, alegerea misiunii CAESAR, care este trimisă unei comete bine studiate, va permite uciderea a trei păsări cu o singură piatră - acest lucru face misiunea mai sigură, mai ieftină și, de asemenea, accelerează lansarea. Potrivit Squires, instalarea unei capsule pentru colectarea și returnarea solului de pe o cometă pe Pământ va juca, de asemenea, un rol. Această capsulă a fost creată anterior de agenția spațială japoneză pentru sonda Hayabusa. „Alegerea acestei capsule se explică prin faptul că misiunea CAESAR a necesitat o capsulă care să continue să țină volatile din cometă într-o formă înghețată pe tot parcursul zborului, până la atingerea suprafeței pământului. Capsula pentru sonda Hayabusa are un scut termic care o împiedică să se încălzească până la câteva sute de grade Celsius, ceea ce s-ar putea întâmpla odată cu utilizarea tehnologiilor noastre”, a remarcat omul de știință american.
Posibilă vedere a sondei CAESAR, ilustrație NASA
Conform planurilor NASA, sonda CAESAR este planificată să fie echipată cu un motor cu ioni. Va ajunge la suprafața cometei Churyumov-Gerasimenko relativ repede. Probele materiei sale, așa cum speră Steve Squires, ar putea fi pe Pământ în 2038.
