Pada 20 Disember 2017, Pentadbiran Aeronautik dan Angkasa Negara AS (NASA) memutuskan arah selanjutnya dari programnya yang disebut New Frontiers. Thomas Tsurbuchen, ketua Direktorat Sains NASA, bercakap mengenai rancangan agensi angkasa itu pada sidang media. Menurutnya, stesen angkasa automatik seterusnya dalam rangka program Frontier Baru akan pergi ke Titan (satelit Saturnus) atau ke komet Churyumov-Gerasimenko. Di antara dua objek angkasa ini, stesen angkasa automatik yang akan dilancarkan hanya akan diketahui pada tahun 2019.
Sekiranya pakar NASA memilih komet, agensi akan menghantar kapal angkasa ke sana, yang harus mengambil sampel dari permukaannya, dan kemudian menghantarnya ke Bumi. Projek finalis ini dipanggil CAESAR. Matlamat utama misi ini adalah untuk mengumpulkan sebatian organik untuk memahami bagaimana komet dapat menyumbang kepada asal usul kehidupan di planet kita. Perlu diperhatikan bahawa siasatan Philae, yang dihantar ke permukaannya oleh stesen Eropah Rosetta, telah mendarat di komet Churyumov-Gerasimenko. Walau bagaimanapun, penyelidikan berjaya menghantar hanya telemetri ke Bumi, setelah itu sambungan dengan peranti terputus. Pada akhir bulan September 2016, stesen Rosetta telah habis dan dihantar bertembung dengan komet.
Sekiranya pilihan NASA dibuat untuk Titan, kapal angkasa Dragonfly akan dikirim ke permukaannya, yang telah disebut helikopter nuklear, tetapi secara lahiriahnya akan terlihat seperti quadrocopter. Dragonfly perlu mengimbas permukaan Titan untuk menentukan apa sebenarnya daripadanya dan bagaimana ia disusun. Helikopter angkasa perlu menjawab soalan: apakah keadaan atmosfera pada satelit Saturnus ini. Pakar dari agensi angkasa Amerika percaya bahawa bentuk kehidupan di luar bumi mungkin wujud di Titan.
Titanium dalam warna semula jadi (gambar "Cassini")
Finalis pertandingan untuk projek misi ruang angkasa terbaik dalam kerangka program penerokaan sistem solar New Frontiers adalah dua pasukan pembangunan, seramai 12 calon mengambil bahagian dalam pertandingan ini. Kedua-dua projek yang dinyatakan di atas akan menerima kira-kira $ 4 juta setiap tahun untuk menyelesaikan butiran dan konsep. Mereka mesti menyelesaikan program mereka pada bulan Julai 2019, setelah mempelajari semua kemungkinan risiko misi mereka, dan kemudian mengemukakan cadangan akhir. Projek pemenang akan dilancarkan pada akhir tahun 2025. Pembangunan setiap misi memerlukan kira-kira $ 850 juta, projek pemenang akan menerima jumlah ini dari NASA, dan agensi itu juga akan menanggung semua kos melancarkan kapal angkasa yang menang ke angkasa - kira-kira $ 150 juta lagi.
Seperti yang dicatat oleh para pakar, "label harga" yang diumumkan adalah kira-kira dua kali ganda kos misi ruang "ringan" dalam rangka program lain - Penemuan, serta 2-4 kali lebih sedikit daripada anggaran stesen robot "unggulan" dan ruang NASA teleskop. Anggaran yang diumumkan membolehkan meletakkan alat penyiasat satu set instrumen yang cukup besar dan luas, serta sumber kuasa radioisotop lama, tetapi dari segi kemampuan dan jangka hayatnya, probe ini masih akan lebih rendah daripada kapal induk seperti Cassini, Galileo dan Pelayaran.
Perlu diperhatikan bahawa sebagai sebahagian daripada program New Frontiers, agensi angkasa AS telah menyelesaikan tiga misi yang berjaya. Oleh itu, penyelidikan Juno sedang mengkaji orbit Musytari, kapal angkasa New Horizons kini menuju Pluto, dan OSIRIS-REx terbang ke asteroid untuk mengambil sampel dari permukaannya. Menurut Thomas Zurbuchen, agensi itu belum membuat keputusan mengenai kenderaan pelancaran yang akan digunakan untuk melancarkan misi tertentu. Pada masa yang sama, dia menyatakan keyakinan bahawa pada saat pekerjaan dimulai pada penciptaan stesen dan probe yang diperlukan, roket berat SLS, serta "trak berat" ruang persendirian akan siap melancarkan generasi baru penyelidikan antarplanet Amerika.
Helikopter Nuklear di Titan - DragonFly Mission
"Titan adalah badan cakerawala yang unik dengan atmosfer yang padat, tasik dan lautan hidrokarbon yang nyata, kitaran zat dan iklim yang sukar. Kami berharap dapat meneruskan kes Cassini dan Huygens untuk memahami sama ada terdapat semua "batu bata kehidupan" di permukaan Titan dan adakah kehidupan boleh wujud di atasnya. Tidak seperti modul pendaratan lain, "capung" kita akan dapat terbang dari satu tempat ke tempat lain, bergerak beratus-ratus kilometer, "- kata ketua misi DragonFly Elizabeth Turtle.
Perbandingan ukuran Bumi, Titan (kiri bawah) dan Bulan
Titan adalah bulan Saturnus terbesar dan bulan kedua terbesar di seluruh sistem suria (kedua hanya selepas bulan Jupiter Ganymede). Juga, Titan adalah satu-satunya badan dalam sistem suria, kecuali Bumi, yang keberadaan cairannya yang stabil di permukaannya telah terbukti, dan juga satu-satunya satelit planet yang memiliki atmosfer yang padat. Semua ini menjadikan Titan sebagai objek yang sangat menarik untuk pelbagai kajian dan kajian ilmiah.
Diameter satelit Saturnus ini adalah 5152 kilometer, yang 50% lebih besar daripada yang ada di Bulan, sementara Titan 80% lebih besar daripada satelit planet kita secara besar-besaran. Juga, Titan lebih besar daripada planet Merkurius. Kekuatan graviti pada Titan adalah kira-kira satu-ketujuh dari graviti Bumi. Permukaan satelit terdiri terutamanya dari ais air dan bahan organik sedimen. Tekanan di permukaan Titan kira-kira 1.5 kali lebih tinggi daripada tekanan di permukaan bumi, suhu udara di permukaan adalah -170.. -180 darjah Celsius. Walaupun suhu yang rendah, satelit ini dibandingkan dengan Bumi pada tahap awal pengembangannya. Oleh itu, para saintis tidak mengecualikan kemungkinan adanya bentuk kehidupan paling sederhana di Titan, khususnya, di takungan bawah tanah yang ada, keadaan di mana boleh menjadi lebih selesa daripada di permukaannya.
The Dragonfly, gagasan saintis di Johns Hopkins University, akan menjadi pendaratan serba boleh yang dilengkapi dengan pelbagai baling-baling yang membolehkannya berlepas dan mendarat secara menegak. Pada masa akan datang, ini akan membolehkan helikopter luar biasa meneroka permukaan dan suasana Titan. "Salah satu tujuan utama kami adalah melakukan penyelidikan di sungai metana dan tasik. Kami ingin memahami apa yang sedang terjadi di kedalaman mereka,”- kata ketua pemimpin misi Dragonfly, Elizabeth Turtle. "Secara umum, tugas utama kami adalah untuk menjelaskan persekitaran misterius satelit Saturnus, kaya dengan kimia organik dan prebiotik. Bagaimanapun, Titan hari ini adalah sejenis makmal planet, di mana mungkin untuk mengkaji reaksi kimia yang serupa dengan yang boleh menyebabkan asal usul kehidupan di Bumi."
Projek seperti ini, jika memenangi pertandingan pada tahun 2019, akan menjadi sangat luar biasa dan baru bahkan untuk NASA. Berkat dua ciri, peranti Dragonfly dapat bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain. Yang pertama adalah kehadiran loji tenaga nuklear, yang akan memberikannya tenaga untuk jangka masa yang lama. Yang kedua adalah sekumpulan beberapa motor baling-baling yang kuat yang dapat mengangkat kenderaan eksplorasi berat ke udara Titan yang padat. Semua ini menjadikan Dragonfly agak mirip dengan helikopter atau quadcopters, dengan satu-satunya pengecualian bahawa helikopter nuklear angkasa akan dirancang untuk beroperasi dalam keadaan yang lebih keras daripada di Bumi.
Helikopter nuklear Dragonfly di permukaan Titan, ilustrasi NASA
Pakar menyatakan bahawa drone ini akan dibekalkan sepenuhnya dengan tenaga yang dihasilkan oleh generator termoelektrik radioisotop (RTG). Suasana Titan yang agak padat dan tebal menjadikan teknologi untuk menukar tenaga suria menjadi tenaga elektrik tidak berkesan, sebab itulah tenaga nuklear akan menjadi sumber tenaga asas bagi misi tersebut. Penjana serupa dipasang di Curiosity rover. Pada waktu malam, penjana seperti itu dapat mengecas sepenuhnya bateri drone, yang akan membantu pesawat melakukan satu atau beberapa penerbangan pada siang hari, dengan jumlah keseluruhan hingga satu jam.
Telah diketahui bahawa toolkit Dragonfly dirancang untuk merangkumi: spektrometer gamma yang akan dapat mengkaji komposisi lapisan bawah permukaan Titan (peranti ini akan membantu para saintis mencari bukti mengenai adanya lautan cair di bawah permukaan satelit); spektrometer jisim untuk menganalisis komposisi isotop unsur cahaya (seperti nitrogen, karbon, sulfur dan lain-lain); sensor geofizik dan meteorologi yang akan mengukur tekanan atmosfera, suhu, kelajuan angin, aktiviti seismik; dia juga akan mempunyai kamera untuk mengambil gambar. Mobiliti "helikopter nuklear" akan memungkinkannya mengumpulkan pelbagai sampel dengan cepat dan melakukan pengukuran yang diperlukan.
Hanya dalam satu jam penerbangan, peranti ini dapat menempuh jarak 10 hingga 20 kilometer. Maksudnya, hanya dalam satu penerbangan, drone DragonFly akan dapat menempuh jarak yang lebih jauh daripada yang dapat dilakukan oleh American Curiosity rover selama 4 tahun berada di planet merah. Dan sepanjang keseluruhan misi selama dua tahun, "helikopter nuklear" akan dapat menjelajahi kawasan permukaan Bulan Saturnus yang agak mengagumkan. Berkat kehadiran loji kuasa yang kuat di kapal, data dari peranti, menurut Turtle, akan dihantar ke Bumi secara langsung.
Sekiranya projek ini memenangi pertandingan dan mendapat persetujuan akhir sebagai sebahagian daripada Program Eksplorasi Sistem Suria Baru, misi akan dilancarkan pada pertengahan tahun 2025. Pada masa yang sama, DragonFly akan tiba di Titan pada tahun 2034, di mana, dengan perkembangan acara yang baik, ia akan beroperasi di permukaannya selama beberapa tahun.
Dalam perjalanan ke komet "Soviet" - misi CAESAR
Misi kedua, yang kini menuntut kemenangan dalam pertandingan New Frontiers, mungkin adalah penyelidikan CAESAR - kapal angkasa NASA pertama yang mengambil sampel volatil dan organik dari permukaan komet dan kemudian kembali ke Bumi. "Komet boleh disebut yang paling penting, tetapi pada masa yang sama objek yang paling tidak dipelajari dari sistem suria. Komet mengandungi bahan-bahan dari mana Bumi "dibentuk", dan mereka juga merupakan pembekal utama bahan organik untuk planet kita. Apa yang membuat komet berbeza dengan badan lain yang diketahui dalam sistem suria? Bahagian dalam komet masih mengandung volatil yang ada di tata surya pada saat kelahirannya,”kata Steve Squires, ketua misi CAESAR.
Ringkasan komet Churyumov-Gerasimenko yang diambil pada 19 September 2014 dengan kamera Rosetta
Menurut ketua jabatan planet NASA, Jim Green, misi ini akan dikirim ke komet yang sangat dipelajari, di sekitar tempat penyelidikan lain telah dikunjungi, kita bercakap mengenai misi Eropah bernama Rosetta. Komet dengan indeks 67P disebut "Soviet", kerana ia ditemui oleh ahli astronomi Soviet. Ini adalah komet jangka pendek dengan jangka masa orbit sekitar 6 tahun 7 bulan. Komet Churyumov-Gerasimenko ditemui di USSR pada 23 Oktober 1969. Ia ditemui oleh ahli astronomi Soviet Klim Churyumov di Kiev pada plat foto komet lain - 32P / Komas Sola, yang diambil oleh Svetlana Gerasimenko pada bulan September tahun yang sama di Balai Cerap Alma-Ata (gambar pertama di mana komet baru kelihatan telah diambil pada 11 September 1969)). Indeks 67P bermaksud bahawa ini adalah komet terbuka jangka pendek ke-67.
Didapati bahawa komet Churyumov-Gerasimenko mempunyai struktur berliang, 75-78% isinya kosong. Di sisi komet yang diterangi, suhu berkisar antara -183 hingga -143 darjah Celsius. Tidak ada medan magnet berterusan pada komet. Menurut anggaran terkini, jisimnya adalah 10 bilion tan (ralat pengukuran dianggarkan 10%), tempoh putarannya adalah 12 jam 24 minit. Pada tahun 2014, dengan menggunakan alat Rosetta, saintis dapat menemui molekul 16 sebatian organik pada komet, empat daripadanya - aseton, propanal, metil isosianat dan asetamida - belum pernah dijumpai pada komet.
Menurut wakil agensi angkasa Amerika, pilihan misi CAESAR, yang dihantar ke komet yang dikaji dengan baik, akan memungkinkan untuk membunuh tiga burung dengan satu batu - ini menjadikan misi lebih selamat, lebih murah, dan juga mempercepat pelancarannya. Menurut Squires, pemasangan kapsul untuk pengumpulan dan pengembalian tanah dari komet ke Bumi juga akan memainkan peranan. Kapsul ini sebelumnya dibuat oleh agensi ruang angkasa Jepun untuk penyelidikan Hayabusa. Pemilihan kapsul ini dijelaskan oleh fakta bahawa misi CAESAR memerlukan kapsul yang akan terus menahan turun naik dari komet dalam bentuk beku sepanjang keseluruhan penerbangan, hingga menyentuh permukaan bumi. Kapsul untuk probe Hayabusa mempunyai pelindung haba yang menghalangnya dari pemanasan hingga beberapa ratus darjah Celsius, yang boleh terjadi dengan penggunaan teknologi kami,”kata saintis Amerika itu.
Kemungkinan pandangan mengenai siasatan CAESAR, ilustrasi oleh NASA
Menurut rancangan NASA, probe CAESAR dirancang untuk dilengkapi dengan mesin ion. Ia akan mencapai permukaan komet Churyumov-Gerasimenko dengan cepat. Contoh masalahnya, seperti yang diharapkan oleh Steve Squires, dapat berada di Bumi pada tahun 2038.
