Мобільний повітряний апарат зможе досліджувати туманні небеса загадкового Титана — такий спосіб дослідження небесного тіла запропонували ініціатори нової місії. На відміну від орбітальних апаратів, дрон, подорожуючи по всьому супутнику, матиме змогу досліджувати деякі з найбільш перспективних, потенційно населених регіонів на супутнику Сатурна, де метан і етан випадають з атмосфери і формують на його поверхні озера і річки.
Апарат, розміром з легковий автомобіль, «охрещений» своїми конструкторами ліричним «Dragonfly» («Бабка»), скористається низькою гравітацією Титана і щільною атмосферою. Це дозволить йому відвідувати окремі регіони протягом декількох років, переходячи від одної перспективної ділянки до іншої, перезаряджаючи свої акумулятор в перервах між польотами.
Восьми-гвинтовий безпілотник може літати в атмосфері Титана, досліджуючи кілька його районів упродовж багатьох десятиліть. Фото з сайту www.space.com.
«Це дуже вигідний варіант досліджень — мати змогу в певний час виконати важливі наукові вимірювання в потрібній локації; ми не могли не скористатися такою важливою перевагою повітряного методу дослідження» — обґрунтувала наміри науковців розпочати підготовку нової місії головний дослідник проекту Елізабет Туртль (Elizabeth Turtle), планетолог в лабораторії прикладних досліджень Джона Гопкінса в штаті Меріленд. Дослідниця очолює команду, яка пропонує поглиблені дослідження Титана в рамках програми «Нові рубежі» (New Frontiers) mission program. Задля виконання цієї програми зазвичай фінансують середнього розміру місії для досліджень Сонячної систему. Команда запропонувала концепцію «Dragonfly» минулого місяця на конференції місячно-планетарного товариства у м. Вудлендс, штат Техас.
На Титані змінні метанові й етанові ріки і глибокі озера надають унікальну можливість для вивчення хімічних процесів, які могли б привести до виникнення життя. Товста атмосфера супутника зробить місію здійсненною. «Так, саме атмосфера є важливою запорукою того, що ми маємо можливість подорожувати на Титані» — зауважила Туртль.
Просто нас чекають
Коли зонд «Кассіні-Гюйґенс» (Cassini-Huygens), спільна місія NASA і Європейського космічного агентства, прибув на Титан в 2004 році, він відкрив світ, в якому метан буквально заливає багаті органікою озера і моря. Під час спуску зонда «Гюйґенс» на поверхню Титана чіпкий швидкий погляд на деяку підхмарну хімію зачарував науковців. За останнє десятиліття орбітальний апарат постачив вченим дуже докладну інформацію про поверхню Титана, зокрема, про різні середовища з багатим потенціалом хімічної еволюції, аналогічної земній.
«Вид пребіотичної хімії, яка постала погляду вчених, але яку вони не спроможні відтворити в земних лабораторіях (тривалість земних експериментів і реальний їх перебіг в умовах Титана суттєво відмінні — ріжняться на тисячі й більше порядків) буквально ошелешила дослідників».
«Результати просто «лежать» на поверхні», — додала Туртль. «Якщо ми дістанемося до цих різних місць на поверхні Титана, то зможемо підтвердити результати лабораторних експериментів. Вони просто чекають нас».
Коли справа дійшла до вивчення різних регіонів на Марсі, це означало, що будуть потрібні марсоходи. Кожен ровер здійснив посадку на заздалегідь ретельно вибраному місці, але в перспективі в нього були переходи тільки на десятки кілометрів протягом всього терміну активного існування. Станом на квітень 2017 р. марсохід «Оппортьюніті» (Opportunity) подолав в цілому понад 43 км, а «К’юріосіті» (Curiosity) — 16 км.
Але замість того, щоб посилати кілька роверів для вивчення Титана, Туртль хоче використати товсту атмосферу супутника Сатурна для ефективніших мандрівок. Атмосфера Титана приблизно в четверо щільніша, порівняно із земною, а його гравітація в десять разів менша.
«Умови для польоту повітряних апаратів на Титані значно легші. Це означає, що ми можемо апарат певних розмірів перемістити на кілька десятків кілометрів протягом одного польоту і на сотні кілометрів за час місії».
Раніше вже пропонували для реалізації місії на Титан використати повітряні кулі та дирижаблі, які могли б скористатися можливістю подорожувати в товстій атмосфері. Але цій місії потрібні транспортні засоби, які весь час перебувають у повітрі, споживаючи велику кількість енергії. Ці пропоновані варіанти також могли виконувати тільки побіжне дослідження поверхні.
Замість цього, «Dragonfly» могла б використовувати два ротори, розташовані на кожному з її чотирьох кутів, для перельотів з однієї ділянки супутника до іншої, а потім зарядити свої акумулятори з використанням багатоцільового радіоізотопного термоелектричного генератора, який перетворює тепло від розкладу плутонію-238 в електрику. «Це може означати, що «Dragonfly» може літати навколо Титана протягом багатьох років або навіть десятиліть» — похвалилася Туртль. Водночас, товста атмосфера буде блокувати шкідливе випромінювання, забезпечуючи сприятливе середовище для довготривалої місії.
«Dragonfly» здійснить посадку на поверхні Титана, а потім може літати від місця до місця і чергувати періоди досліджень і зарядки. Фото з сайту www.space.com.
Якщо NASA вибере «Dragonfly», космічний апарат буде готовий до запуску в середині 2020-х років і може працювати на Титані у 2030-х роках. Дані «Кассіні» допоможуть підібрати оптимальне місце посадки для «Dragonfly». Після прибуття на Титан, апарат зміг би знайти потрібну їх кількість для майбутніх місій. А використавши той же тип програми, що і марсоходи, дібрав би найбезпечніші місця майбутніх посадок.
Політ — не єдине завдання «Dragonfly», де він може досягти гарних результатів. Свердління шурфів і система добору зразків породи, дозволять йому вивчити верхні шари поверхні. Водночас спектрометр дозволив би вивчити хімічний і метеорологічний склад поверхні на великих ділянках. Метеорологія і дистанційне зондування допомогли б охарактеризувати атмосферу і погоду Титана, де цикл метану порівняний з водним циклом на Землі.
Здатність космічного апарату рухатися допоможе йому постійно тримати Землю в межах прямої видимості, що спростить проблему прямого спілкування з нею.
Оскільки на Титані метан і етан випадають, як краплі дощу з неба, на ньому існує гідратний цикл, аналогічний земному, але і відмінний від нього. Супутник покритий органічними матеріалами, і ця обставина свідчить про великий його потенціал як прихистку для еволюції різного роду життя. Це одна з багатьох причин, які спонукають багатьох вчених прагнуть відвідати супутник Сатурна.
«Tитан є ідеальним місцем для збереження пребіотичної хімії», — пояснила Туртль. «На його поверхні неймовірно багато органічного матеріалу».
Гігантські піщані дюни органічного матеріалу, які простягаються на тисячі кілометрів по екватору Титана, є потенційно загадковою мішенню. Хоча вчені не дуже добре уявляють собі механізми формування цих дюн, вони уявляють їх своєрідним «мішком» (термін Туртль) на поверхні.
Ударні кратери — ще один цікавий регіон для вивчення. При зіткненні астероїда з поверхнею супутника лід в його корі може розплавитися, спричинивши доволі тривалу взаємодію рідкої води з органічним матеріалом. «Ми отримаємо змогу спостерігати, як прогресувала органічна хімія» — зауважила Туртль.
У польоті «Dragonfly» може виконувати пошук основних ознак життя в збагаченому метаном світі. «Якби ми мали прилади для визначення особливостей хімії, ми змогли б також шукати біосигнатури, бо це ті ж самі вимірювання» — наголосила Трутль.
У рамках бюджету в розмірі 1 млрд доларів, місії програми New Frontiers missions вивчають деякі з найцікавіших місць у Всесвіті. У попередніх конкурсах перемагали місії «Нові Горизонти» (New Horizons) — місія до Плутона, космічний апарат «Юнона» (Juno) — до Юпітера, астероїдна місія OSIRIS-REx — повернення зразка астероїда на Землю. Нині в списку учасників конкурсу є шість тематичних місій, зокрема: повернення на Землю зразка комети чи астероїда; дослідники океанських світів; зонд до Сатурна; розвідка троянських астероїдів; дослідник Венери. NASA планує обирати нову місію кожні п’ять років.
Крайній термін для останнього етапу пропозицій до програми «Нові рубежі» — 28 квітня, і «Dragonfly» буде одним з кандидатів. У листопаді 2017 р. NASA визначить підмножину пропозицій для подальшого розгляду і зробить свій остаточний вибір у липні 2019 г. Це означає, що Туртль доведеться чекати ще довго, аби за цей час її проект вийшов на перше місце.
«Титан просто благає нас, щоб зробити це» — сказала Туртль.
За інф. з сайту www.space.com підготував Георгій Ковальчук
