در 20 دسامبر 2017 ، اداره ملی هوانوردی و فضایی ایالات متحده (ناسا) در مورد مسیر بیشتر برنامه خود به نام مرزهای جدید تصمیم گرفت. توماس تسوربوچن ، رئیس اداره علوم ناسا ، در یک کنفرانس مطبوعاتی درباره برنامه های آژانس فضایی صحبت کرد. به گفته وی ، ایستگاه فضایی بعدی خودکار در چارچوب برنامه New Frontiers یا به تیتان (ماهواره زحل) یا دنباله دار چوریوموف-گراسیمنکو خواهد رفت. ایستگاه فضایی خودکار به کدام یک از این دو شیء فضایی می رود فقط در سال 2019 مشخص خواهد شد.
در صورت انتخاب متخصصان ناسا برای دنباله دار ، آژانس فضاپیمایی را به آن می فرستد که باید از سطح آن نمونه برداری کرده و سپس به زمین ارسال کند. این پروژه نهایی CAESAR نام دارد. هدف اصلی این مأموریت جمع آوری ترکیبات آلی به منظور درک چگونگی کمک دنباله دارها در پیدایش حیات در سیاره ما است. شایان ذکر است که کاوشگر Philae ، که توسط ایستگاه اروپایی Rosetta به سطح خود تحویل داده شد ، قبلاً بر روی دنباله دار Churyumov-Gerasimenko فرود آمده است. با این حال ، کاوشگر موفق شد فقط دورسنجی را به زمین منتقل کند ، پس از آن ارتباط با دستگاه قطع شد. در پایان سپتامبر 2016 ، ایستگاه روزتا دچار خرابی شد و برای برخورد با دنباله دار فرستاده شد.
در صورت انتخاب ناسا به نفع تیتان ، فضاپیمای سنجاقک به سطح آن فرستاده می شود ، که قبلاً هلیکوپتر هسته ای نامیده شده است ، اما در ظاهر بیشتر شبیه یک کوادکوپتر است. Dragonfly باید سطح تایتان را اسکن کند تا مشخص شود که دقیقاً از چه چیزی ساخته شده و چگونه چیده شده است. همچنین ، هلیکوپتر فضایی باید به این سال پاسخ دهد: شرایط جوی در این ماهواره زحل چگونه است. متخصصان آژانس فضایی آمریکا معتقدند که ممکن است اشکال حیات فرازمینی در تیتان وجود داشته باشد.
تیتانیوم در رنگهای طبیعی (تصویر "کاسینی")
فینالیست های مسابقه برای بهترین پروژه ماموریت فضایی در چارچوب برنامه اکتشاف منظومه شمسی New Frontiers دو تیم توسعه بودند ، در مجموع 12 نامزد در این مسابقه شرکت کردند. هر دوی این پروژه ها در سال 4 میلیون دلار برای بررسی جزئیات و مفهوم دریافت خواهند کرد. آنها باید برنامه های خود را تا ژوئیه 2019 با مطالعه تمام خطرات احتمالی ماموریت های خود نهایی کنند و سپس پیشنهاد نهایی را ارائه دهند. پروژه برنده در پایان سال 2025 راه اندازی می شود. توسعه هر یک از مأموریت ها تقریباً 850 میلیون دلار نیاز دارد ، پروژه برنده این مبلغ را از ناسا دریافت می کند و آژانس همچنین تمام هزینه های پرتاب فضاپیمای برنده به فضا - تقریباً 150 میلیون دلار دیگر را بر عهده خواهد داشت.
همانطور که کارشناسان توجه دارند ، "برچسب قیمت" اعلام شده تقریباً دو برابر هزینه ماموریت های فضایی "سبک" در چارچوب برنامه دیگری - Discovery ، و همچنین 2-4 برابر کمتر از بودجه ایستگاه های رباتیک "شاخص" و فضای ناسا است. تلسکوپ بودجه اعلام شده اجازه می دهد مجموعه نسبتاً وسیعی از ابزارها و همچنین منابع قدرت رادیوایزوتوپ طولانی مدت بر روی کاوشگرها قرار گیرد ، اما از نظر قابلیت ها و طول عمر آنها ، این کاوشگرها همچنان از پرچم دارانی مانند کاسینی ، گالیله و مسافران.
شایان ذکر است که به عنوان بخشی از برنامه مرزهای جدید ، آژانس فضایی آمریکا قبلاً سه ماموریت موفق را انجام داده است. بنابراین کاوشگر Juno در حال مطالعه مدار مشتری است ، فضاپیمای New Horizons در حال حرکت به سمت پلوتو است و OSIRIS-REx در حال پرواز به سمت این سیارک است تا نمونه هایی از سطح آن را بگیرد.به گفته توماس زوربوچن ، این سازمان هنوز تصمیمی در مورد استفاده از خودروهای پرتاب کننده برای راه اندازی یک ماموریت خاص نگرفته است. در عین حال ، وی ابراز اطمینان کرد که تا زمانی که کار بر روی ایجاد ایستگاه ها و کاوشگرهای مورد نیاز آغاز شود ، موشک سنگین SLS و همچنین "کامیون های سنگین" فضایی خصوصی آماده پرتاب نسل جدیدی از کاوشگرهای بین سیاره ای آمریکا خواهند بود. به
هلیکوپتر هسته ای در تایتان - ماموریت DragonFly
"تایتان یک جسم آسمانی منحصر به فرد با جو متراکم ، دریاچه ها و دریاهای واقعی هیدروکربن ها ، چرخه ای از مواد و آب و هوای دشوار است. ما انتظار داریم پرونده کاسینی و هویگنس را ادامه دهیم تا بفهمیم آیا همه "آجرهای زندگی" در سطح تایتان وجود دارد و آیا زندگی می تواند بر روی آن وجود داشته باشد. بر خلاف سایر ماژول های فرود ، "سنجاقک" ما قادر خواهد بود از جایی به مکان دیگر پرواز کند و صدها کیلومتر حرکت کند. "- رئیس ماموریت DragonFly الیزابت لاک پشت گفت.
مقایسه اندازه های زمین ، تیتان (پایین سمت چپ) و ماه
تایتان بزرگترین قمر زحل و دومین قمر بزرگ در کل منظومه شمسی است (بعد از قمر مشتری ، گانیمد). همچنین ، تایتان تنها جرم در منظومه شمسی است ، به استثنای زمین ، که وجود مایع پایدار در سطح آن برای آن ثابت شده است ، و همچنین تنها ماهواره کره زمین است که دارای جو متراکم است. همه اینها باعث می شود که تایتان یک شیء بسیار جذاب برای تحقیقات و مطالعات علمی مختلف باشد.
قطر این ماهواره زحل 5152 کیلومتر است که 50 درصد بزرگتر از ماه است ، در حالی که تایتان 80 درصد از ماهواره سیاره ما بزرگتر است. همچنین ، تایتان بزرگتر از سیاره عطارد است. نیروی گرانش بر روی تیتان تقریباً یک هفتم نیروی جاذبه زمین است. سطح ماهواره در درجه اول از یخ آب و مواد آلی رسوبی تشکیل شده است. فشار در سطح تیتان تقریباً 1.5 برابر بیشتر از فشار سطح زمین است ، دمای هوا در سطح آن -170.. -180 درجه سانتیگراد است. با وجود دمای نسبتاً پایین ، این ماهواره در مراحل اولیه توسعه خود با زمین مقایسه می شود. بنابراین ، دانشمندان امکان وجود ساده ترین اشکال زندگی بر روی تایتان ، به ویژه در مخازن زیرزمینی موجود را که شرایطی می تواند بسیار راحت تر از سطح آن باشد ، رد نمی کنند.
سنجاقک ، زاییده ذهن دانشمندان دانشگاه جان هاپکینز ، یک لندر همه کاره خواهد بود که مجهز به ملخ های متعددی است که امکان بلند شدن و فرود عمودی آن را فراهم می کند. در آینده ، این به یک هلیکوپتر غیر معمول اجازه می دهد تا سطح و جو تیتان را کاوش کند. یکی از اهداف اصلی ما انجام تحقیقات در مورد رودخانه ها و دریاچه های متان است. ما می خواهیم بفهمیم که در اعماق آنها چه می گذرد. "- الیزابت لاک پشت ، سرپرست ماموریت سنجاقک گفت. به طور کلی ، وظیفه اصلی ما روشن ساختن محیط اسرارآمیز ماهواره زحل ، غنی از شیمی آلی و پری بیوتیک است. به هر حال ، تایتان امروزه نوعی آزمایشگاه سیاره ای است که در آن می توان واکنش های شیمیایی مشابه واکنش هایی را که می تواند منشاء حیات بر روی زمین باشد ، مطالعه کرد."
چنین پروژه ای ، اگر در سال 2019 برنده مسابقه شود ، حتی برای ناسا بسیار غیر معمول و جدید خواهد بود. به دلیل دو ویژگی که دارد ، دستگاه Dragonfly قادر خواهد بود از مکانی به مکان دیگر حرکت کند. اولین مورد وجود یک نیروگاه هسته ای است که انرژی آن را برای مدت بسیار طولانی تامین می کند. دومی مجموعه ای از چندین موتور پروانه قدرتمند است که می توانند یک وسیله نقلیه سنگین اکتشافی را به هوای متراکم تیتان برسانند. همه اینها سنجاقک را تا حدودی شبیه به هلیکوپتر یا کوادکوپتر می کند ، با این تفاوت که بالگرد هسته ای فضایی طوری طراحی می شود که در شرایط بسیار سخت تری نسبت به زمین کار کند.
هلیکوپتر هسته ای سنجاقک در سطح تیتان ، تصویر ناسا
کارشناسان خاطرنشان می کنند که این پهپاد به طور کامل با انرژی تولید شده توسط ژنراتور ترموالکتریک رادیوایزوتوپ (RTG) تأمین می شود. جو نسبتاً متراکم و غلیظ تیتان هرگونه فناوری برای تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی را بی اثر می کند ، به همین دلیل است که انرژی هسته ای به منبع اصلی انرژی برای این ماموریت تبدیل می شود. یک ژنراتور مشابه بر روی مریخ نورد کنجکاوی نصب شده است. در طول شب ، چنین ژنراتوری قادر خواهد بود باتری های هواپیمای بدون سرنشین را به طور کامل شارژ کند ، که به هواپیما کمک می کند یک یا چند پرواز را در طول روز انجام دهد ، و مجموع مدت زمان آن تا یک ساعت است.
مشخص است که مجموعه ابزار سنجاقک شامل موارد زیر است: طیف سنج های گاما که قادر به مطالعه ترکیب لایه زیر سطحی تیتان هستند (این دستگاه به دانشمندان کمک می کند تا شواهدی از وجود اقیانوس مایع در زیر سطح ماهواره پیدا کنند). طیف سنج های جرمی برای تجزیه و تحلیل ترکیب ایزوتوپی عناصر نور (مانند نیتروژن ، کربن ، گوگرد و سایر موارد) ؛ حسگرهای ژئوفیزیکی و هواشناسی که فشار اتمسفر ، دما ، سرعت باد ، فعالیت لرزه ای را اندازه گیری می کند. او همچنین دوربین هایی برای عکاسی دارد. تحرک "هلیکوپتر هسته ای" به آن امکان می دهد نمونه های مختلف را سریع جمع آوری کرده و اندازه گیری های لازم را انجام دهد.
این دستگاه تنها در یک ساعت پرواز می تواند مسافت 10 تا 20 کیلومتر را طی کند. یعنی تنها در یک پرواز ، پهپاد DragonFly قادر خواهد بود مسافت بیشتری را از مریخ نورد کنجکاوی آمریکایی طی 4 سال اقامت خود در سیاره سرخ طی کند. و در طول ماموریت دو ساله خود ، "هلیکوپتر هسته ای" قادر خواهد بود منطقه ای نسبتاً چشمگیر از سطح ماه زحل را کاوش کند. به گفته لاک پشت ، به لطف وجود یک نیروگاه قدرتمند در هواپیما ، داده های دستگاه به طور مستقیم به زمین منتقل می شود.
در صورت برنده شدن پروژه و تأیید نهایی به عنوان بخشی از برنامه اکتشاف منظومه شمسی ، این ماموریت در اواسط سال 2025 آغاز می شود. در همان زمان ، DragonFly فقط در سال 2034 به تایتان می رسد ، جایی که با پیشرفت مطلوب رویدادها ، چندین سال بر روی سطح خود کار می کند.
در راه دنباله دار "شوروی" - ماموریت CAESAR
مأموریت دوم ، که در حال حاضر مدعی پیروزی در رقابت New Frontiers است ، ممکن است کاوشگر CAESAR باشد - اولین فضاپیمای ناسا که نمونه هایی از مواد فرار و مواد آلی را از سطح دنباله دار گرفته و سپس به زمین بازگشت. "دنباله دارها را می توان مهم ترین ، اما در عین حال کمترین اجسام منظومه شمسی نامید. دنباله دارها حاوی موادی هستند که زمین از آنها "قالب گیری" شده و همچنین تامین کنندگان اصلی مواد آلی برای سیاره ما بوده اند. چه چیزی ستاره های دنباله دار را از دیگر اجسام شناخته شده در منظومه شمسی متمایز می کند؟ استیو اسکویرز ، سرپرست ماموریت CAESAR گفت: فضای داخلی دنباله دارها هنوز حاوی فرارهایی است که در زمان تولد در منظومه شمسی وجود داشته است.
تصویری از دنباله دار Churyumov-Gerasimenko که در 19 سپتامبر 2014 با دوربین روزتا گرفته شده است
به گفته جیم گرین ، رئیس بخش سیاره ای ناسا ، این مأموریت به دنباله دار بسیار مطالعه شده ای ارسال می شود ، که در مجاورت آن کاوشگر دیگری قبلاً بازدید کرده است ، ما در مورد یک ماموریت اروپایی به نام روزتا صحبت می کنیم. این دنباله دار با شاخص 67P "شوروی" نامیده می شود ، زیرا توسط ستاره شناسان شوروی کشف شده است. این دنباله دار کوتاه مدت با دوره مداری تقریباً 6 سال و 7 ماه است. دنباله دار Churyumov-Gerasimenko در اتحاد جماهیر شوروی در 23 اکتبر 1969 کشف شد. این توسط ستاره شناس شوروی کلیم چوریوموف در کیف بر روی صفحات عکاسی دنباله دار دیگر - 32P / Komas Sola ، که توسط سوتلانا گراسیمنکو در سپتامبر همان سال در رصدخانه آلما آتا گرفته شد (اولین تصویر که دنباله دار جدید در آن گرفته شد) کشف شد. قابل مشاهده بود در 11 سپتامبر 1969 گرفته شد)).شاخص 67P به این معنی است که این 67مین دنباله دار باز کوتاه مدت است.
مشخص شد که دنباله دار Churyumov-Gerasimenko دارای ساختار متخلخل است ، 75-78 volume حجم آن خالی است. در سمت روشن دنباله دار ، درجه حرارت بین -183 تا -143 درجه سانتیگراد متغیر است. هیچ میدان مغناطیسی ثابت روی دنباله دار وجود ندارد. بر اساس آخرین برآوردها ، جرم آن 10 میلیارد تن است (خطای اندازه گیری 10 estimated تخمین زده می شود) ، دوره چرخش 12 ساعت و 24 دقیقه است. در سال 2014 ، با استفاده از دستگاه روزتا ، دانشمندان توانستند مولکولهای 16 ترکیب آلی را روی دنباله دار پیدا کنند که چهار مورد از آنها - استون ، پروپانال ، متیل ایزوسیانات و استامید - قبلاً در دنباله دارها پیدا نشده بود.
به گفته نمایندگان آژانس فضایی آمریکا ، انتخاب ماموریت CAESAR ، که به دنباله دار کاملاً مطالعه شده ارسال می شود ، باعث می شود سه پرنده را با یک سنگ بکشند - این ماموریت را ایمن تر ، ارزان تر می کند و همچنین پرتاب آن را سرعت می بخشد. به گفته اسکوایرز ، نصب کپسول برای جمع آوری و بازگشت خاک از دنباله دار به زمین نیز نقشی ایفا می کند. این کپسول قبلاً توسط آژانس فضایی ژاپن برای کاوشگر هایابوسا ایجاد شده بود. انتخاب این کپسول با این واقعیت توضیح داده می شود که ماموریت CAESAR به یک کپسول نیاز داشت که تا زمان لمس سطح زمین ، فرارهای دنباله دار را در طول پرواز در حالت منجمد نگه دارد. دانشمند آمریکایی خاطرنشان کرد: کپسول کاوشگر هایابوسا دارای محافظ حرارتی است که مانع گرم شدن آن تا چند صد درجه سانتیگراد می شود ، که ممکن است با استفاده از فناوری های ما اتفاق بیفتد.
نمای احتمالی کاوشگر CAESAR ، تصویر ناسا
طبق برنامه ناسا ، کاوشگر CAESAR مجهز به موتور یون است. به سرعت به سطح دنباله دار چوریوموف-گراسیمنکو می رسد. نمونه هایی از ماده آن ، همانطور که استیو اسکوایرز امیدوار است ، می تواند در سال 2038 روی زمین باشد.
