2017. gada 20. decembrī ASV Nacionālā aeronautikas un kosmosa pārvalde (NASA) nolēma par savas programmas New Frontiers tālāko virzību. NASA Zinātnes direktorāta vadītājs Tomass Curbuchens preses konferencē runāja par kosmosa aģentūras plāniem. Pēc viņa teiktā, nākamā automātiskā kosmosa stacija programmas New Frontiers ietvaros dosies vai nu uz Titānu (Saturna pavadonis), vai uz komētu Čurjumovs-Gerasimenko. Uz kuru no šiem diviem kosmosa objektiem dosies automātiskā kosmosa stacija, kļūs zināms tikai 2019. gadā.
Gadījumā, ja NASA speciālisti izvēlēsies komētu, aģentūra uz to nosūtīs kosmosa kuģi, kuram būs jāņem paraugi no tās virsmas un pēc tam jānosūta uz Zemi. Šo finālistu projektu sauc par CAESAR. Šīs misijas galvenais mērķis ir savākt organiskos savienojumus, lai saprastu, kā komētas varētu veicināt dzīvības rašanos uz mūsu planētas. Ir vērts atzīmēt, ka zonde Philae, ko uz tās virsmas nogādāja Eiropas stacija Rosetta, jau ir nolaidusies uz Čurjumova-Gerasimenko komētas. Tomēr zondei izdevās uz Zemi pārraidīt tikai telemetriju, pēc tam savienojums ar ierīci tika zaudēts. 2016. gada septembra beigās Rosetta stacija tika dezorbēta un nosūtīta sadursmei ar komētu.
Gadījumā, ja NASA izvēle tiks izdarīta par labu Titānam, kosmosa kuģis Dragonfly tiks nosūtīts uz tās virsmu, kas jau ir saukta par kodolhelikopteru, bet ārēji tas vairāk izskatīsies pēc kvadrocoptera. Dragonfly būs jāpārbauda Titāna virsma, lai noteiktu, no kā tas ir izgatavots un kā tas ir sakārtots. Tāpat kosmosa helikopteram būs jāatbild uz jautājumu: kādi ir atmosfēras apstākļi uz šī Saturna pavadoņa. Amerikāņu kosmosa aģentūras speciālisti uzskata, ka uz Titāna var pastāvēt ārpuszemes dzīvības formas.
Titāns dabīgās krāsās (attēls "Cassini")
Konkursa par labāko kosmosa misiju projektu Jaunās robežas Saules sistēmas izpētes programmas ietvaros finālisti bija divas attīstības komandas, kopumā konkursā piedalījās 12 kandidāti. Abi iepriekš izskanējušie projekti saņems aptuveni 4 miljonus ASV dolāru gadā, lai izstrādātu detaļas un koncepciju. Viņiem jāpabeidz savas programmas līdz 2019. gada jūlijam, izpētot visus iespējamos misiju riskus, un pēc tam jāsniedz galīgais priekšlikums. Uzvarētāja projekts tiks uzsākts 2025. gada beigās. Katras misijas attīstībai būs nepieciešami aptuveni 850 miljoni ASV dolāru, uzvarētāja projekts saņems šo summu no NASA, un aģentūra segs arī visas izmaksas, kas saistītas ar uzvarējušā kosmosa kuģa palaišanu kosmosā - aptuveni vēl 150 miljonus ASV dolāru.
Kā atzīmē eksperti, paziņotā "cenu zīme" ir aptuveni divas reizes lielāka par "vieglajām" kosmosa misijām citas programmas - Discovery - ietvaros, kā arī 2-4 reizes mazāka nekā "vadošo" robotu staciju un NASA kosmosa budžets. teleskopi. Paziņotais budžets ļauj uz zondēm novietot diezgan lielu un plašu instrumentu kopumu, kā arī radioizotopu ilgmūžības barošanas avotus, taču pēc savām spējām un kalpošanas laika šīs zondes joprojām būs zemākas par tādiem flagmaņiem kā Cassini, Galileo un Ceļotāji.
Ir vērts atzīmēt, ka programmas New Frontiers ietvaros ASV kosmosa aģentūra jau ir pabeigusi trīs veiksmīgas misijas. Tātad Juno zonde pēta Jupitera orbītu, kosmosa kuģis New Horizons šobrīd virzās uz Plutonu, un OSIRIS-REx lido uz asteroīdu, lai ņemtu paraugus no tā virsmas. Kā norādīja Tomass Zurbuchens, aģentūra vēl nav pieņēmusi lēmumu par to, kuras nesējraķetes tiks izmantotas konkrētas misijas uzsākšanai. Vienlaikus viņš pauda pārliecību, ka līdz brīdim, kad sāksies darbs pie vajadzīgo staciju un zondes izveides, SLS smagā raķete, kā arī privātās telpas "smagās kravas automašīnas" būs gatavas palaist jaunas paaudzes starpplanētu amerikāņu zondes..
Kodolhelikopters uz Titāna - DragonFly misija
“Titāns ir unikāls debess ķermenis ar blīvu atmosfēru, ezeriem un īstām ogļūdeņražu jūrām, vielu ciklu un sarežģītu klimatu. Mēs sagaidām, ka turpināsim Cassini un Huygens lietu, lai saprastu, vai uz Titāna virsmas ir visi "dzīvības ķieģeļi" un vai uz tās var pastāvēt dzīvība. Atšķirībā no citiem nosēšanās moduļiem, mūsu "spāre" spēs lidot no vienas vietas uz citu, pārvietojoties simtiem kilometru, "- stāstīja DragonFly misijas vadītāja Elizabete Turtle.
Zemes, Titāna (apakšā pa kreisi) un Mēness izmēru salīdzinājums
Titāns ir lielākais Saturna mēness un otrs lielākais mēness visā Saules sistēmā (otrais tikai pēc Jupitera mēness Ganimēda). Arī Titāns ir vienīgais ķermenis Saules sistēmā, izņemot Zemi, kuram ir pierādīta šķidruma stabila eksistence uz tās virsmas, un arī vienīgais planētas pavadonis, kuram ir blīva atmosfēra. Tas viss padara Titānu par ļoti pievilcīgu objektu dažādiem zinātniskiem pētījumiem un studijām.
Šī Saturna pavadoņa diametrs ir 5152 kilometri, kas ir par 50% lielāks nekā Mēnesim, bet Titāns ir par 80% lielāks nekā mūsu planētas pavadonis. Arī Titāns ir lielāks par Merkura planētu. Smaguma spēks uz Titāna ir aptuveni viena septītā daļa no Zemes gravitācijas spēka. Satelīta virsmu galvenokārt veido ūdens ledus un nogulšņu organiskās vielas. Spiediens uz Titāna virsmas ir aptuveni 1,5 reizes lielāks nekā spiediens uz zemes virsmas, gaisa temperatūra pie virsmas ir -170.. -180 grādi pēc Celsija. Neskatoties uz diezgan zemo temperatūru, šis pavadonis tiek salīdzināts ar Zemi tās attīstības sākumposmā. Tāpēc zinātnieki neizslēdz iespēju, ka uz Titāna pastāv visvienkāršākās dzīvības formas, jo īpaši esošajos pazemes rezervuāros, kuru apstākļos var būt daudz ērtāk nekā uz tās virsmas.
Dragonfly, Džona Hopkinsa universitātes zinātnieku idejas, būs daudzpusīgs nolaišanās līdzeklis, kas aprīkots ar vairākiem dzenskrūvēm, kas ļauj pacelties un nolaisties vertikāli. Nākotnē tas ļaus neparastam helikopteram izpētīt Titāna virsmu un atmosfēru. “Viens no mūsu galvenajiem mērķiem ir veikt pētījumus par metāna upēm un ezeriem. Mēs vēlamies saprast, kas notiek viņu dzīlēs,”- sacīja Dragonfly misijas galvenā vadītāja Elizabete Bruņurupucis. “Kopumā mūsu galvenais uzdevums ir izgaismot Saturna pavadoņa noslēpumaino vidi, kas bagāta ar organisko un prebiotisko ķīmiju. Galu galā Titāns šodien ir sava veida planētu laboratorija, kurā būtu iespējams izpētīt ķīmiskās reakcijas, kas ir līdzīgas tām, kas varēja izraisīt dzīvības izcelsmi uz Zemes."
Šāds projekts, ja tas uzvarēs konkursā 2019. gadā, būs ļoti neparasts un jauns pat NASA. Pateicoties divām funkcijām, Dragonfly ierīce varēs pārvietoties no vienas vietas uz otru. Pirmais ir atomelektrostacijas klātbūtne, kas tai nodrošinās enerģiju ļoti ilgu laiku. Otrais ir vairāku jaudīgu dzenskrūves motoru komplekts, kas var pacelt smago izpētes transportlīdzekli Titāna blīvajā gaisā. Tas viss padara Dragonfly nedaudz līdzīgu helikopteriem vai kvadrokopteriem, ar vienīgo izņēmumu, ka kosmiskais kodolhelikopters būs paredzēts darbam daudz skarbākos apstākļos nekā uz Zemes.
Kodolhelikopters Dragonfly uz Titāna virsmas, NASA ilustrācija
Eksperti atzīmē, ka šis drons tiks pilnībā apgādāts ar enerģiju, ko rada radioizotopu termoelektriskais ģenerators (RTG). Titāna diezgan blīvā un biezā atmosfēra padara neefektīvas jebkādas tehnoloģijas saules enerģijas pārvēršanai elektroenerģijā, tāpēc kodolenerģija kļūs par misijas pamata enerģijas avotu. Līdzīgs ģenerators ir uzstādīts roverā. Nakts laikā šāds ģenerators varēs pilnībā uzlādēt bezpilota lidaparāta baterijas, kas dienas laikā lidmašīnai palīdzēs veikt vienu vai vairākus lidojumus, un kopējais ilgums būs līdz vienai stundai.
Ir zināms, ka Dragonfly instrumentu komplektā plānots iekļaut: gamma spektrometrus, ar kuriem varēs izpētīt Titāna pazemes slāņa sastāvu (šī ierīce palīdzēs zinātniekiem atrast pierādījumus par šķidra okeāna klātbūtni zem pavadoņa virsmas); masas spektrometri gaismas elementu (piemēram, slāpekļa, oglekļa, sēra un citu) izotopu sastāva analīzei; ģeofizikālie un meteoroloģiskie sensori, kas mērīs atmosfēras spiedienu, temperatūru, vēja ātrumu, seismisko aktivitāti; viņam būs arī kameras attēlu uzņemšanai. "Kodolhelikoptera" mobilitāte ļaus tam ātri savākt dažādus paraugus un veikt nepieciešamos mērījumus.
Tikai vienas lidojuma stundas laikā šī ierīce spēs veikt 10 līdz 20 kilometru attālumu. Tas ir, tikai viena lidojuma laikā bezpilota lidaparāts DragonFly spēs veikt lielāku attālumu, nekā amerikāņu zinātkāres roveris spēja paveikt 4 gadu uzturēšanās laikā uz sarkanās planētas. Un visas divu gadu misijas laikā "kodolhelikopters" varēs izpētīt diezgan iespaidīgu Saturna mēness virsmas laukumu. Pateicoties jaudīgas spēkstacijas klātbūtnei uz kuģa, dati no ierīces, pēc Bruņurupuča teiktā, tiks tieši pārsūtīti uz Zemi.
Ja projekts uzvarēs konkursā un saņems galīgo apstiprinājumu Jaunās robežas Saules sistēmas izpētes programmas ietvaros, misija tiks uzsākta 2025. gada vidū. Tajā pašā laikā DragonFly ieradīsies Titānā tikai 2034. gadā, kur, notikumiem labvēlīgi attīstoties, vairākus gadus strādās uz savas virsmas.
Ceļā uz "padomju" komētu - CAESAR misiju
Otra misija, kas šobrīd pretendē uz uzvaru jauno robežu konkursā, var būt zonde CAESAR - pirmais NASA kosmosa kuģis, kas no komētas virsmas paņēma gaistošo un organisko vielu paraugus un pēc tam atgriezās uz Zemes. “Komētas var saukt par vissvarīgākajiem, bet tajā pašā laikā vismazāk pētītajiem Saules sistēmas objektiem. Komētas satur tās vielas, no kurām Zeme tika "veidota", un tās bija arī galvenās organiskās vielas piegādātājas mūsu planētai. Ar ko komētas atšķiras no citiem zināmajiem Saules sistēmas ķermeņiem? Komētu iekšienē joprojām ir gaistošās vielas, kas Saules sistēmā bija tās dzimšanas brīdī,”sacīja Stīvs Skvīrs, CAESAR misijas vadītājs.
Momentuzņēmums no Čurjumova-Gerasimenko komētas, kas uzņemts 2014. gada 19. septembrī ar kameru Rosetta
Pēc NASA planētu nodaļas vadītāja Džima Grīna teiktā, šī misija tiks nosūtīta uz ļoti labi izpētītu komētu, kuras tuvumā jau viesojusies cita zonde, mēs runājam par Eiropas misiju ar nosaukumu Rosetta. Komētu ar indeksu 67P sauc par "padomju", jo to atklāja padomju astronomi. Tā ir īslaicīga komēta, kuras orbītas periods ir aptuveni 6 gadi un 7 mēneši. Čurjumova-Gerasimenko komēta tika atklāta PSRS 1969. gada 23. oktobrī. Padomju astronoms Klims Čurjumovs to Kijevā atklāja uz citas komētas - 32P / Komas Sola - fotogrāfiju plāksnēm, kuras tā paša gada septembrī Alma -Ata observatorijā uzņēma Svetlana Gerasimenko (pirmā bilde, kurā jaunā komēta bija redzams, tika uzņemts 1969. gada 11. septembrī)). Indekss 67P nozīmē, ka šī ir 67. īstermiņa atklātā komēta.
Tika konstatēts, ka Churyumov-Gerasimenko komētai ir poraina struktūra, 75-78% no tās tilpuma ir tukši. Komētas apgaismotajā pusē temperatūra svārstās no -183 līdz -143 grādiem pēc Celsija. Uz komētas nav pastāvīga magnētiskā lauka. Saskaņā ar jaunākajām aplēsēm tā masa ir 10 miljardi tonnu (mērījumu kļūda tiek lēsta 10%), rotācijas periods ir 12 stundas 24 minūtes. 2014. gadā, izmantojot aparātu Rosetta, zinātnieki uz komētas varēja atrast 16 organisko savienojumu molekulas, no kurām četras - acetons, propanāls, metilizocianāts un acetamīds - iepriekš nebija atrastas uz komētām.
Pēc ASV kosmosa aģentūras pārstāvju teiktā, misijas CAESAR izvēle, kas tiek nosūtīta uz labi izpētītu komētu, ļaus ar vienu akmeni nogalināt trīs putnus - tas padara misiju drošāku, lētāku, kā arī paātrina tās uzsākšanu. Pēc Squires domām, sava loma būs arī kapsulas uzstādīšanai augsnes savākšanai un atgriešanai no komētas uz Zemi. Šo kapsulu iepriekš izveidoja Japānas kosmosa aģentūra Hayabusa zondei. “Šīs kapsulas izvēle ir izskaidrojama ar to, ka CAESAR misijai bija nepieciešama kapsula, kas visu lidojuma laiku līdz pat pieskārienam zemes virsmai aizturētu gaistošās vielas no komētas saldētā veidā. Hayabusa zondes kapsulai ir siltuma vairogs, kas neļauj tai sakarst līdz vairākiem simtiem grādu pēc Celsija, kas varētu notikt, izmantojot mūsu tehnoloģijas,”atzīmēja amerikāņu zinātnieks.
Iespējamais skats uz zondi CAESAR, NASA ilustrācija
Saskaņā ar NASA plāniem zondi CAESAR plānots aprīkot ar jonu dzinēju. Tā salīdzinoši ātri sasniegs Čurjumova-Gerasimenko komētas virsmu. Tās vielas paraugi, kā cer Stīvs Skvīrs, varētu būt uz Zemes 2038. gadā.
