На 20 декември 2017 г. Националната администрация по аеронавтика и космос на САЩ (НАСА) реши по -нататъшното направление на своята програма, наречена New Frontiers. Томас Църбухен, ръководител на научната дирекция на НАСА, говори за плановете на космическата агенция на пресконференция. Според него следващата автоматична космическа станция в рамките на програмата „Новите граници“ще отиде или към Титан (спътник на Сатурн), или към кометата Чурюмов-Герасименко. Към кой от тези два космически обекта ще отиде автоматичната космическа станция ще стане известно едва през 2019 г.
В случай, че специалистите на НАСА изберат комета, агенцията ще изпрати до нея космически кораб, който ще трябва да вземе проби от повърхността си и след това да ги изпрати на Земята. Този проект -финалист се нарича CAESAR. Основната цел на тази мисия е да събира органични съединения, за да разбере как кометите могат да допринесат за възникването на живота на нашата планета. Заслужава да се отбележи, че сондата Philae, доставена на повърхността й от европейската станция Rosetta, вече е кацнала на кометата Чурюмов-Герасименко. Сондата обаче успя да предаде само телеметрия на Земята, след което връзката с устройството се загуби. В края на септември 2016 г. станцията Rosetta беше деорбитирана и изпратена да се сблъска с комета.
В случай, че изборът на НАСА е направен в полза на Титан, на повърхността му ще бъде изпратен космическият кораб Dragonfly, който вече е наречен ядрен хеликоптер, но външно ще прилича повече на квадрокоптер. Dragonfly ще трябва да сканира повърхността на Титан, за да определи от какво точно е направен и как е подреден. Също така космическият хеликоптер ще трябва да отговори на въпроса: какви са атмосферните условия на този спътник на Сатурн. Специалисти от американската космическа агенция смятат, че извънземни форми на живот може да съществуват на Титан.
Титан в естествени цветове (изображение "Касини")
Финалистите на конкурса за най -добър проект за космическа мисия в рамките на програмата за изследване на слънчевата система New Frontiers бяха два екипа за разработка, в конкурса участваха общо 12 кандидати. И двата проекта, озвучени по -горе, ще получават приблизително 4 милиона долара годишно за разработване на детайлите и концепцията. Те трябва да финализират програмите си до юли 2019 г., след като са проучили всички възможни рискове от техните мисии и след това да излязат с окончателно предложение. Проектът на победителя ще стартира в края на 2025 г. Разработването на всяка от мисиите ще изисква приблизително 850 милиона долара, проектът на победителя ще получи тази сума от НАСА, а агенцията ще поеме и всички разходи за изстрелване на спечелилия космически кораб в космоса - приблизително още 150 милиона долара.
Както отбелязват експертите, обявената „цена“е приблизително два пъти по -висока от цената на „леките“космически мисии в рамките на друга програма - Discovery, както и 2-4 пъти по -малко от бюджета на „водещите“роботизирани станции и космоса на НАСА телескопи. Обявеният бюджет позволява да се поставят на сондите доста голям и обширен набор от инструменти, както и дълготрайни радиоизотопни източници на енергия, но от гледна точка на техните възможности и продължителност на живота, тези сонди все пак ще отстъпват на такива водещи кораби като Cassini, Galileo и Пътуващите.
Заслужава да се отбележи, че като част от програмата New Frontiers, американската космическа агенция вече е изпълнила три успешни мисии. Така че сондата Juno изучава орбитата на Юпитер, космическият кораб New Horizons в момента се насочва към Плутон, а OSIRIS-REx лети към астероида, за да вземе проби от повърхността му. Според Томас Зурбухен агенцията все още не е взела решение кои ракети -носители ще бъдат използвани за стартиране на определена мисия. В същото време той изрази увереност, че докато започне работата по създаването на необходимите станции и сонди, тежката ракета SLS, както и частните космически „тежки камиони“ще бъдат готови за изстрелване на ново поколение междупланетни американски сонди.
Ядрен хеликоптер на Титан - DragonFly мисия
„Титан е уникално небесно тяло с гъста атмосфера, езера и истински морета от въглеводороди, цикъл от вещества и труден климат. Очакваме да продължим делото Касини и Хюйгенс, за да разберем дали на повърхността на Титан има всички „тухли на живота“и дали животът може да съществува на него. За разлика от другите модули за кацане, нашето "водно конче" ще може да лети от място на място, премествайки се на стотици километри ",- каза ръководителят на мисията DragonFly Елизабет Костенурка.
Сравнение на размерите на Земята, Титан (долу вляво) и Луната
Титан е най -голямата луна на Сатурн и втората по големина в цялата Слънчева система (на второ място след луната на Юпитер Ганимед). Също така Титан е единственото тяло в Слънчевата система, с изключение на Земята, за което е доказано стабилното съществуване на течност на повърхността му, а също и единственият спътник на планетата, който има плътна атмосфера. Всичко това прави Титан много привлекателен обект за различни научни изследвания и проучвания.
Диаметърът на този спътник на Сатурн е 5152 километра, което е с 50% по -голямо от това на Луната, докато Титан е с 80% по -голям от масата на спътника на нашата планета. Също така Титан е по -голям от планетата Меркурий. Силата на гравитацията на Титан е около една седма от тази на земната гравитация. Повърхността на спътника се състои главно от воден лед и утайка от органични вещества. Налягането на повърхността на Титан е приблизително 1,5 пъти по -високо от налягането на земната повърхност, температурата на въздуха на повърхността е -170.. -180 градуса по Целзий. Въпреки доста ниската температура, този спътник се сравнява със Земята в ранните етапи на своето развитие. Следователно учените не изключват възможността за съществуването на най -простите форми на живот на Титан, по -специално в съществуващите подземни резервоари, условията в които могат да бъдат много по -удобни, отколкото на повърхността му.
Dragonfly, рожба на учени от университета Джон Хопкинс, ще бъде универсален кацащ апарат, оборудван с множество витла, които му позволяват да излита и каца вертикално. В бъдеще това ще позволи на необичаен хеликоптер да изследва повърхността и атмосферата на Титан. „Една от основните ни цели е да провеждаме изследвания на метанови реки и езера. Искаме да разберем какво се случва в техните дълбини”, каза главният лидер на мисията Dragonfly Елизабет Костенурка. „Като цяло основната ни задача е да хвърлим светлина върху мистериозната среда на спътника на Сатурн, богата на органична и пребиотична химия. В крайна сметка Титан днес е един вид планетарна лаборатория, където би било възможно да се изследват химични реакции, подобни на тези, които биха могли да причинят произхода на живота на Земята."
Проект като този, ако спечели състезанието през 2019 г., ще бъде много необичаен и нов дори за НАСА. Благодарение на двете си функции, устройството Dragonfly ще може да се движи от място на място. Първият е наличието на атомна електроцентрала, която ще я снабдява с енергия за много дълго време. Вторият е набор от няколко мощни витлови двигателя, които могат да вдигнат тежко проучвателно превозно средство в плътния въздух на Титан. Всичко това прави Dragonfly донякъде подобен на хеликоптери или квадрокоптери, с единственото изключение, че космическият ядрен хеликоптер ще бъде проектиран да работи в много по -тежки условия, отколкото на Земята.
Ядрен хеликоптер Dragonfly на повърхността на Титан, илюстрация на НАСА
Експертите отбелязват, че този дрон ще бъде напълно снабден с енергия, произведена от радиоизотопен термоелектрически генератор (RTG). Доста гъстата и плътна атмосфера на Титан прави всякакви технологии за преобразуване на слънчевата енергия в електрическа енергия неефективни, поради което ядрената енергия ще се превърне в основен източник на енергия за мисията. Подобен генератор е инсталиран на роувъра Curiosity. През нощта такъв генератор ще може да зареди напълно батериите на дрона, което ще помогне на самолета да извърши един или няколко полета през деня, с обща продължителност до един час.
Известно е, че инструментариумът Dragonfly се планира да включва: гама спектрометри, които ще могат да изучават състава на подземния слой на Титан (това устройство ще помогне на учените да намерят доказателства за наличието на течен океан под повърхността на спътника); масспектрометри за анализ на изотопния състав на леки елементи (като азот, въглерод, сяра и други); геофизични и метеорологични сензори, които ще измерват атмосферното налягане, температурата, скоростта на вятъра, сеизмичната активност; той ще има и камери за правене на снимки. Мобилността на "ядрения хеликоптер" ще му позволи бързо да събира различни проби и да извършва необходимите измервания.
Само за един час полет това устройство ще може да измине разстояние от 10 до 20 километра. Тоест само в един полет дронът DragonFly ще може да измине по -голямо разстояние, отколкото американският марсоход Curiosity успя да направи по време на 4 -годишния си престой на червената планета. И по време на цялата си двугодишна мисия „ядреният хеликоптер“ще може да изследва доста впечатляваща площ от повърхността на луната на Сатурн. Благодарение на наличието на мощна електроцентрала на борда, данните от устройството, според Turtle, ще се предават директно на Земята.
Ако проектът спечели конкурса и получи окончателно одобрение като част от Програмата за изследване на слънчевата система New Frontiers, мисията ще стартира в средата на 2025 г. В същото време DragonFly ще пристигне на Титан едва през 2034 г., където при благоприятно развитие на събитията ще работи на повърхността му в продължение на няколко години.
По пътя към „съветската“комета - мисията CAESAR
Втората мисия, която в момента претендира за победа в състезанието New Frontiers, може да бъде сондата CAESAR - първият космически кораб на НАСА, който взема проби от летливи и органични вещества от повърхността на комета и след това се връща обратно на Земята. „Кометите могат да бъдат наречени най -важните, но в същото време най -малко изучаваните обекти на Слънчевата система. Кометите съдържат онези вещества, от които Земята е „оформена“, а също така те бяха основните доставчици на органични вещества за нашата планета. Какво прави кометите различни от другите известни тела в Слънчевата система? Вътрешността на кометите все още съдържа летливи вещества, които присъстваха в Слънчевата система по време на нейното раждане “, каза Стив Скуайърс, ръководител на мисията CAESAR.
Снимка на кометата Чурюмов-Герасименко, направена на 19 септември 2014 г. с камерата на Rosetta
Според ръководителя на планетарния отдел на НАСА Джим Грийн, тази мисия ще бъде изпратена до много добре проучена комета, в околностите на която вече е била посетена друга сонда, говорим за европейска мисия, наречена Rosetta. Кометата с индекс 67P се нарича "съветска", тъй като е открита от съветските астрономи. Това е късопериодна комета с орбитален период от приблизително 6 години и 7 месеца. Кометата Чурюмов-Герасименко е открита в СССР на 23 октомври 1969 г. Той е открит от съветския астроном Клим Чурюмов в Киев върху фотографски плочи на друга комета - 32P / Комас Сола, които са заснети от Светлана Герасименко през септември същата година в обсерваторията в Алма -Ата (първата снимка, на която новата комета е бил видим е заснет на 11 септември 1969 г.)). Индекс 67P означава, че това е 67-тата късопериодна отворена комета.
Установено е, че кометата Чурюмов-Герасименко има пореста структура, 75-78% от обема й е празна. От осветената страна на кометата температурите варират от -183 до -143 градуса по Целзий. На кометата няма постоянно магнитно поле. Според последните оценки масата му е 10 милиарда тона (грешката при измерването се оценява на 10%), периодът на въртене е 12 часа 24 минути. През 2014 г. с помощта на апарата Rosetta учените успяха да намерят молекули от 16 органични съединения на кометата, четири от които - ацетон, пропанал, метил изоцианат и ацетамид - досега не бяха открити на комети.
Според представители на американската космическа агенция изборът на мисията CAESAR, която се изпраща до добре проучена комета, ще позволи да се убият три птици с един замах - това прави мисията по -безопасна, по -евтина, а също така ускорява изстрелването й. Според Squires инсталирането на капсула за събиране и връщане на почвата от комета към Земята също ще играе роля. Тази капсула е създадена преди това от японската космическа агенция за сондата Хаябуса. „Изборът на тази капсула се обяснява с факта, че мисията CAESAR изисква капсула, която да продължи да задържа летливите вещества от кометата в замръзнала форма през целия полет, до докосване на земната повърхност. Капсулата за сондата Hayabusa има топлинен щит, който я предпазва от нагряване до няколко стотин градуса по Целзий, което може да се случи с използването на нашите технологии “, отбелязва американският учен.
Възможен изглед на сондата CAESAR, илюстрация от НАСА
Според плановете на НАСА сондата CAESAR се планира да бъде оборудвана с йонно двигател. Той ще достигне повърхността на кометата Чурюмов-Герасименко сравнително бързо. Проби от неговата материя, както се надява Стив Скуайърс, биха могли да бъдат на Земята през 2038 г.
