НАСА объявило, что запустит космический зонд под названием «Стрекоза» для амбициозной миссии к Титану, спутнику Сатурна, в ходе которой роботизированный винтокрылый аппарат-посадочный модуль будет летать вокруг поверхности Титана и приземляться в различных местах. В рамках своей исследовательской миссии космический зонд Dragonfly будет искать следы химических процессов, подобных тем, которые привели к возникновению жизни на Земле, а также собирать другую информацию о поверхности и атмосфере Луны.
Dragonfly будет запущен в 2026 году и прибудет на Титан, который находится в 886 миллионах миль (1,4 миллиарда километров) от Солнца, в 2034 году. Как только он окажется там, космический зонд размером примерно с Spirit космического агентства Марсоходы Opportunity включат свои восемь роторов и пролетят через плотную туманную атмосферу Титана, плотность которой примерно в четыре раза выше плотности Земли, и исследуют его все еще загадочную поверхность.
Титан, самый большой из 62 спутников Сатурна и второй по величине в нашей Солнечной системе после спутника Юпитера Ганимеда, имеет радиус около 1 600 миль (2 475 километров), что составляет около 50 процентов шире земной Луны. Но не только размер Титана сделал его объектом пристального внимания ученых.
Титан также является единственным спутником в Солнечной системе с большей частью атмосферы, и это единственный слот в Солнечной системе, помимо Земли, на поверхности которого, как известно, есть жидкие реки, озера и моря. Хотя последние состоят из жидких углеводородов, таких как метан и этан, считается, что Титан также имеет подземный водный океан на глубине от 35 до 50 миль (от 55 до 80 километров) под его ледяной поверхностью, в котором, возможно, обитала какая-то форма жизни или может все еще содержать его. Если бы там существовала жизнь, было бы чрезвычайно трудно выжить при крайне холодной температуре поверхности Титана минус 290 градусов по Фаренгейту (минус 179 градусов по Цельсию).
Плотная атмосфера Титана примерно на 95 процентов состоит из азота, а остальное в основном состоит из метана. Это создает густую дымку оранжевого цвета, которая висит над поверхностью Луны, что затрудняет наблюдение с Земли. Многое из того, что мы знаем, получено от космического корабля «Гюйгенс» Европейского космического агентства, который приземлился на Титане и передал данные в течение 72 минут в 2005 году, а также от зонда «Кассини» НАСА, который совершил несколько облетов Титана в период с 2005 по 2017 год. Кассини для семилетнего путешествия к окрестностям Титана.)
«Трудно представить себе более захватывающую научную миссию, чем вертолет с ядерной установкой в путешествии продолжительностью до восьми лет для исследования нового мира», - говорит Дейл Скран, председатель исполнительного комитета Национальной Космическое общество, некоммерческая организация, выступающая за исследование и колонизацию космоса.
Преимущество полета стрекозы
Ученых особенно волнует способность стрекозы летать, а не ползать по земле. В отличие от Марса, где НАСА также планирует в 2020 году испытать небольшой роботизированный вертолет с большими высокоскоростными лопастями, атмосфера Титана достаточно плотная, чтобы Dragonfly мог достигать подъемной силы с относительно небольшими роторами и мог нести большую полезную нагрузку на большие расстояния, чем экспериментальный вертолет отправляется на Марс. Ожидается, что во время почти трехлетней миссии на Титане он преодолеет более 108 миль (175 километров). Он будет летать короткими прыжками до пяти минут за раз.
«Полет позволяет нам перемещать посадочный модуль на гораздо большие расстояния за короткий промежуток времени, чем традиционный марсоход, что позволяет нам более эффективно исследовать Титан», - Джейсон Содерблом, научный сотрудник Департамента Земли, Атмосферы и Planetary Sciences в Массачусетском технологическом институте и один из соисследователей Dragonfly, объясняет в электронном письме.
Курт Нибур, научный сотрудник программы New Frontiers для НАСА, объясняет по электронной почте, что конструкция Dragonfly принципиально отличается от конструкции Mars Helicopter.«Не только потому, что атмосфера Титана и Марса такая разная, но и потому, что это разные транспортные средства», - говорит он. «Mars Helicopter - это недолговечная демонстрация технологий без научной полезной нагрузки. Dragonfly - это автономный космический корабль, предназначенный для выполнения научной миссии с высокой автономностью. Это все равно, что сравнивать беспилотный автомобиль и электрический скутер: у обоих есть колеса, но у них очень разные цели и, следовательно, очень разные конструкции."
Геология Титана
Исследователи, работающие над Dragonfly, взволнованы возможностью исследовать многочисленные тайны гигантской луны. «Я с нетерпением жду, когда Dragonfly, наконец, даст нам подробные ответы о поверхности Титана в мелком масштабе. Не только о его составе, но и о его геологии», - объясняет Нейбур. «Рассказывает нам о присутствующих там сложных органических материалах и о том, как они взаимодействуют, а также дает нам хороший обзор особенностей поверхности, таких как дюны и кратер Селк. Cassini проделал хорошую работу, дав нам общие ответы на этот вопрос в больших масштабах (десятки миль, например), но ничто не сравнится с тем, чтобы спуститься на поверхность и, так сказать, на самом деле зарыться руками и ногами."
«Существует множество оставшихся без ответа вопросов о поверхности Титана», - говорит Содерблом. «Один фундаментальный вопрос, на который нам еще предстоит ответить, заключается в том, каков состав основных геологических единиц Титана, или обнажена ли коренная порода водяного льда где-либо на Титане, или она была погребена под органическим мусором. Это потому, что атмосфера Титана закрывает поверхность. на большинстве длин волн, что ограничивает нашу способность использовать традиционные методы дистанционного зондирования для изучения состава поверхности».
Внимательное изучение поверхности Титана с помощью «Стрекоза» может также дать представление об атмосфере спутника. «Все органические вещества на поверхности Титана созданы в атмосфере», - объясняет Сара Хорст, доцент Школы наук о Земле и планетах Университета Джона Хопкинса, которая также является исследователем проекта.«Поэтому понимание состава сложной органики, которую мы находим на поверхности, позволит нам значительно улучшить наше понимание не только процессов, происходящих на поверхности, но и химии, происходящей в атмосфере», - говорит она.
" Это, в свою очередь, важно для понимания той роли, которую атмосферы могут играть в происхождении или эволюции жизни, а также помогает нам выяснить, какие типы молекул могут служить доказательством существования жизни, когда мы смотрим на наблюдения за Далекие атмосферы, как у экзопланет», - говорит Хорст.
Интересно
Хотя Титан может быть наименее негостеприимным местом во внешней Солнечной системе для людей, Скран из NSS по-прежнему не считает Луну вероятным местом для человеческой колонии из-за сильного холода и отсутствия знаний о ее поверхность. «Марс, орбитальные поселения с искусственной гравитацией и даже облачные города, парящие в атмосфере Венеры, кажутся лучшими начальными целями для поселений», - говорит он.