Dana 20. decembra 2017., američka Nacionalna uprava za aeronautiku i svemir (NASA) odlučila je o daljem smjeru svog programa pod nazivom Nove granice. Thomas Tsurbuchen, šef NASA -ine Direkcije za nauku, govorio je o planovima svemirske agencije na konferenciji za novinare. Prema njegovim riječima, sljedeća automatska svemirska stanica u okviru programa New Frontiers ići će ili na Titan (Saturnov satelit) ili na kometu Churyumov-Gerasimenko. Na koji od ova dva svemirska objekta će otići automatska svemirska stanica postat će poznato tek 2019. godine.
U slučaju da se NASA -ini stručnjaci odluče za kometu, agencija će joj poslati svemirsku letjelicu, koja će morati uzeti uzorke sa njene površine, a zatim ih poslati na Zemlju. Ovaj finalistički projekt naziva se CAESAR. Glavni cilj ove misije je prikupljanje organskih spojeva kako bi se razumjelo kako bi komete mogle doprinijeti nastanku života na našoj planeti. Vrijedi napomenuti da je sonda Philae, koju je na njenu površinu isporučila evropska stanica Rosetta, već sletjela na kometu Churyumov-Gerasimenko. Međutim, sonda je uspjela prenijeti samo telemetriju na Zemlju, nakon čega je veza s uređajem izgubljena. Krajem septembra 2016. stanica Rosetta je deorbitirana i poslana da se sudari s kometom.
U slučaju da NASA -in odabir bude u korist Titana, na njegovu će površinu biti poslana svemirska letjelica Dragonfly, koja je već nazvana nuklearnim helikopterom, ali izvana će više ličiti na kvadrokopter. Dragonfly će morati skenirati površinu Titana kako bi utvrdio od čega je točno napravljen i kako je uređen. Takođe, svemirski helikopter će morati odgovoriti na pitanje: kakvi su atmosferski uslovi na ovom Saturnovom satelitu. Specijalisti američke svemirske agencije vjeruju da na Titanu mogu postojati vanzemaljski oblici života.
Titan u prirodnim bojama (slika "Cassini")
Finalisti konkursa za najbolji projekat svemirske misije u okviru programa istraživanja Sunčevog sistema New Frontiers bila su dva razvojna tima, na takmičenju je učestvovalo ukupno 12 kandidata. Oba gore navedena projekta dobit će približno 4 miliona dolara godišnje za razradu detalja i koncepta. Moraju finalizirati svoje programe do jula 2019., proučivši sve moguće rizike svojih misija, a zatim iznijeti konačni prijedlog. Pobjednički projekt bit će pokrenut krajem 2025. Za razvoj svake od misija bit će potrebno približno 850 miliona dolara, pobjednički projekt dobit će ovaj iznos od NASA -e, a agencija će pokriti i sve troškove lansiranja pobjedničke letjelice u svemir - otprilike još 150 miliona dolara.
Kao što stručnjaci primjećuju, najavljena "cijena" približno je dvostruko veća od cijene "lakih" svemirskih misija u okviru drugog programa - Discoveryja, kao i 2-4 puta manje od budžeta "vodećih" robotskih stanica i svemirskog prostora NASA -e teleskopi. Najavljeni budžet omogućuje postavljanje na sonde prilično velikog i opsežnog seta instrumenata, kao i dugotrajnih izvora radioizotopa, ali po svojim mogućnostima i vijeku trajanja, ove će sonde i dalje biti inferiorne u odnosu na vodeće brodove kao što su Cassini, Galileo i Voyagers.
Vrijedi napomenuti da je u sklopu programa New Frontiers američka svemirska agencija već završila tri uspješne misije. Dakle, sonda Juno proučava orbitu Jupitera, svemirska letelica New Horizons se trenutno kreće prema Plutonu, a OSIRIS-REx leti prema asteroidu kako bi uzeo uzorke sa njegove površine. Prema Thomasu Zurbuchenu, agencija još nije donijela odluku o tome koja će se lansirna vozila koristiti za lansiranje određene misije. Istovremeno je izrazio uvjerenje da će do početka rada na stvaranju potrebnih stanica i sondi teška raketa SLS, kao i privatni svemirski "teški kamioni" biti spremni za lansiranje nove generacije međuplanetarnih američkih sondi.
Nuklearni helikopter na Titanu - DragonFly misija
“Titan je jedinstveno nebesko tijelo s gustom atmosferom, jezerima i pravim morima ugljikovodika, ciklusom tvari i teškom klimom. Očekujemo nastavak slučaja Cassini i Huygens kako bismo razumjeli postoje li sve "cigle života" na površini Titana i može li na njemu postojati život. Za razliku od ostalih modula za slijetanje, naš "vilin konjic" moći će letjeti s mjesta na mjesto, krećući se stotinama kilometara ", rekla je šefica misije DragonFly Elizabeth Turtle.
Poređenje veličina Zemlje, Titana (dolje lijevo) i Mjeseca
Titan je najveći Saturnov mjesec i drugi po veličini mjesec u čitavom Sunčevom sistemu (odmah iza Jupiterovog mjeseca Ganimed). Takođe, Titan je jedino tijelo u Sunčevom sistemu, sa izuzetkom Zemlje, za koje je dokazano stabilno postojanje tečnosti na njegovoj površini, a ujedno i jedini satelit planete koji ima gustu atmosferu. Sve to čini Titan vrlo atraktivnim objektom za različita naučna istraživanja i proučavanje.
Promjer ovog Saturnovog satelita je 5152 kilometara, što je 50% veće od Mjesečevog, dok je Titan 80% veći od satelita naše planete. Takođe, Titan je veći od planete Merkur. Sila gravitacije na Titanu je otprilike jedna sedmina sile Zemljine teže. Površina satelita sastoji se prvenstveno od vodenog leda i sedimentnih organskih tvari. Tlak na površini Titana je približno 1,5 puta veći od tlaka na površini zemlje, temperatura zraka na površini je -170.. -180 stepeni Celzijusa. Uprkos prilično niskim temperaturama, ovaj satelit se u ranim fazama razvoja upoređuje sa Zemljom. Stoga znanstvenici ne isključuju mogućnost postojanja najjednostavnijih oblika života na Titanu, posebno u postojećim podzemnim rezervoarima, pri čemu uvjeti u kojima mogu biti mnogo ugodniji nego na njegovoj površini.
Dragonfly, zamisao naučnika sa Univerziteta Johns Hopkins, bit će svestrani lander opremljen s više propelera koji mu omogućavaju uzlijetanje i slijetanje okomito. U budućnosti će to omogućiti neobičnom helikopteru da istraži površinu i atmosferu Titana. “Jedan od naših glavnih ciljeva je provođenje istraživanja rijeka i jezera s metanom. Želimo razumjeti što se događa u njihovim dubinama,”- rekla je glavna vođa misije Dragonfly, Elizabeth Turtle. “Općenito, naš glavni zadatak je rasvijetliti tajanstveno okruženje Saturnovog satelita, bogato organskom i prebiotičkom hemijom. Uostalom, današnji Titan je neka vrsta planetarne laboratorije u kojoj bi bilo moguće proučavati kemijske reakcije slične onima koje su mogle uzrokovati nastanak života na Zemlji."
Ovakav projekt, ako pobijedi na takmičenju 2019., bit će vrlo neobičan i nov čak i za NASA -u. Zahvaljujući dvije značajke, Dragonfly uređaj će se moći kretati s mjesta na mjesto. Prvi je prisustvo nuklearne elektrane koja će joj jako dugo dobavljati energiju. Drugi je skup nekoliko snažnih elisnih motora koji mogu podići teško istraživačko vozilo u gusti zrak Titana. Sve ovo čini Dragonflyja pomalo sličnim helikopterima ili četvorokopterima, s jedinom iznimkom da će svemirski nuklearni helikopter biti dizajniran za rad u mnogo oštrijim uvjetima nego na Zemlji.
Nuklearni helikopter Dragonfly na površini Titana, NASA -ina ilustracija
Stručnjaci napominju da će ovaj dron biti u potpunosti opskrbljen energijom koju proizvodi radioizotopski termoelektrični generator (RTG). Titanova prilično gusta i gusta atmosfera čini bilo koju tehnologiju pretvaranja sunčeve energije u električnu energiju neučinkovitom, zbog čega će nuklearna energija postati osnovni izvor energije za misiju. Sličan generator ugrađen je na rover Curiosity. U toku noći takav će generator moći potpuno napuniti baterije drona, što će avionu pomoći da izvede jedan ili više letova tokom dana, s ukupnim trajanjem do jednog sata.
Poznato je da se u kompletu alata Dragonfly nalaze: gama spektrometri koji će moći proučavati sastav podzemnog sloja Titana (ovaj će uređaj naučnicima pomoći da pronađu dokaze o prisutnosti tekućeg oceana ispod površine satelita); maseni spektrometri za analizu izotopskog sastava lakih elemenata (poput dušika, ugljika, sumpora i drugih); geofizički i meteorološki senzori koji će mjeriti atmosferski tlak, temperaturu, brzinu vjetra, seizmičku aktivnost; on će takođe imati kamere za snimanje fotografija. Mobilnost "nuklearnog helikoptera" omogućit će mu da brzo prikupi različite uzorke i izvrši potrebna mjerenja.
Za samo sat vremena leta ovaj uređaj moći će preći udaljenost od 10 do 20 kilometara. Odnosno, u samo jednom letu, bespilotna letelica DragonFly moći će preći veću udaljenost nego što je to uspio američki rover Curiosity tokom 4 godine boravka na crvenoj planeti. I tokom cijele dvogodišnje misije, "nuklearni helikopter" moći će istražiti prilično impresivno područje površine Mjeseca Saturna. Zahvaljujući prisutnosti moćne elektrane na brodu, podaci s uređaja, prema Turtleu, bit će preneseni direktno na Zemlju.
Ako projekt pobijedi na natječaju i dobije konačno odobrenje kao dio programa istraživanja Sunčevog sistema New Frontiers, misija će krenuti sredinom 2025. godine. U isto vrijeme, DragonFly će stići na Titan tek 2034. godine, gdje će, uz povoljan razvoj događaja, raditi na svojoj površini nekoliko godina.
Na putu do "sovjetske" komete - misija CAESAR
Druga misija, koja trenutno traži pobjedu na takmičenju New Frontiers, mogla bi biti sonda CAESAR - prva NASA -ina svemirska letjelica koja je uzela uzorke hlapljivih tvari i organskih tvari s površine komete, a zatim se vratila natrag na Zemlju. „Komete se mogu nazvati najvažnijim, ali ujedno i najmanje proučenim objektima Sunčevog sistema. Komete sadrže one tvari iz kojih je Zemlja "oblikovana", a bile su i glavni dobavljači organske tvari za našu planetu. Po čemu se komete razlikuju od drugih poznatih tijela u Sunčevom sistemu? Unutrašnjost kometa još uvijek sadrži hlapive tvari koje su bile prisutne u Sunčevom sistemu u vrijeme njegovog rođenja”, rekao je Steve Squires, šef misije CAESAR.
Snimak komete Churyumov-Gerasimenko snimljen 19. septembra 2014. kamerom Rosetta
Prema riječima šefa planetarnog odjela NASA-e Jim Greena, ova misija bit će poslana na vrlo dobro proučenu kometu, u čijoj je blizini već posjetila druga sonda, govorimo o evropskoj misiji koja se zove Rosetta. Kometa s indeksom 67P naziva se "sovjetska", budući da su je otkrili sovjetski astronomi. To je kometa kratkog perioda sa orbitalnim periodom od približno 6 godina i 7 mjeseci. Kometa Churyumov-Gerasimenko otkrivena je u SSSR-u 23. oktobra 1969. godine. Otkrio ga je sovjetski astronom Klim Churyumov u Kijevu na fotografskim pločama druge komete - 32P / Komas Sola, koje je snimila Svetlana Gerasimenko u rujnu iste godine na opservatoriju u Alma -Ati (prva slika na kojoj je nova kometa bio vidljiv, snimljeno 11. septembra 1969.)). Indeks 67P znači da je ovo 67. kratkoročna otvorena kometa.
Utvrđeno je da kometa Churyumov-Gerasimenko ima poroznu strukturu, 75-78% njene zapremine je praznina. Na osvijetljenoj strani komete, temperature se kreću od -183 do -143 stepena Celzijusa. Na kometi nema stalnog magnetskog polja. Prema najnovijim procjenama, njegova masa je 10 milijardi tona (greška mjerenja procjenjuje se na 10%), period rotacije je 12 sati 24 minuta. 2014. godine, pomoću aparata Rosetta, naučnici su uspjeli pronaći molekule 16 organskih spojeva na kometi, od kojih četiri - aceton, propanal, metil izocijanat i acetamid - ranije nisu pronađeni na kometama.
Prema predstavnicima američke svemirske agencije, izbor misije CAESAR, koja se šalje na dobro proučenu kometu, omogućit će da se jednim udarcem ubiju tri ptice - to čini misiju sigurnijom, jeftinijom i ubrzava njeno lansiranje. Prema Squires -u, ugradnja kapsule za prikupljanje i povratak tla sa komete na Zemlju također će igrati važnu ulogu. Ovu kapsulu je prethodno stvorila japanska svemirska agencija za sondu Hayabusa. „Izbor ove kapsule objašnjava se činjenicom da je misija CAESAR zahtijevala kapsulu koja će nastaviti zadržavati hlapljive tvari iz komete u smrznutom obliku tokom cijelog leta, sve do dodira sa zemljinom površinom. Kapsula za sondu Hayabusa ima toplinski štit koji sprječava njeno zagrijavanje do nekoliko stotina stepeni Celzijusa, što bi se moglo dogoditi upotrebom naših tehnologija”, primijetio je američki naučnik.
Mogući prikaz sonde CAESAR, ilustracija NASA -e
Prema NASA -inim planovima, planirano je da sonda CAESAR bude opremljena jonskim motorom. Relativno će brzo doći do površine komete Churyumov-Gerasimenko. Uzorci njegove materije, kako se Steve Squires nada, mogli bi biti na Zemlji 2038.
