Dana 20. prosinca 2017. američka Nacionalna uprava za aeronautiku i svemir (NASA) odlučila je o daljnjem smjeru svog programa pod nazivom New Frontiers. Thomas Tsurbuchen, voditelj NASA -ine Uprave za znanost, govorio je o planovima svemirske agencije na konferenciji za novinare. Prema njegovim riječima, sljedeća automatska svemirska postaja u okviru programa New Frontiers ići će ili na Titan (satelit Saturna) ili na komet Churyumov-Gerasimenko. Na koji će od ova dva svemirska objekta otići automatska svemirska postaja postat će poznato tek 2019. godine.
U slučaju da se NASA -ini stručnjaci odluče za komet, agencija će mu poslati svemirsku letjelicu, koja će morati uzeti uzorke sa svoje 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 pridonijeti nastanku života na našem planetu. Vrijedi napomenuti da je sonda Philae, koju je na njezinu površinu isporučila europska postaja Rosetta, već sletjela na komet Churyumov-Gerasimenko. Međutim, sonda je uspjela prenijeti samo telemetriju na Zemlju, nakon čega je veza s uređajem izgubljena. Krajem rujna 2016. stanica Rosetta deorbitirana je i poslana u sudar s kometom.
U slučaju da NASA -in odabir bude u korist Titana, na njegovu će površinu biti poslana svemirska letjelica Dragonfly, koja se već zvala nuklearni helikopter, ali izvana će više nalikovati na četverokopter. Dragonfly će morati skenirati površinu Titana kako bi utvrdio od čega je točno napravljen i kako je uređen. Također, svemirski helikopter morat će odgovoriti na pitanje: kakvi su atmosferski uvjeti na ovom Saturnovom satelitu. Specijalisti američke svemirske agencije vjeruju da na Titanu mogu postojati vanzemaljski oblici života.
Titan u prirodnim bojama (slika "Cassini")
Finalisti natječaja za najbolji projekt svemirske misije u okviru programa istraživanja Sunčevog sustava New Frontiers bili su dva razvojna tima, na natjecanju je sudjelovalo ukupno 12 kandidata. Oba gore navedena projekta dobit će približno 4 milijuna dolara godišnje za izradu detalja i koncepta. Moraju dovršiti svoje programe do srpnja 2019., proučivši sve moguće rizike svojih misija, a zatim iznijeti konačni prijedlog. Pobjednički projekt bit će pokrenut krajem 2025. godine. Za razvoj svake od misija bit će potrebno približno 850 milijuna 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 milijuna dolara.
Kako napominju stručnjaci, najavljena "cijena" približno je dvostruko veća od cijene "lakih" svemirskih misija u okviru drugog programa - Discoveryja, kao i 2-4 puta manje od proračuna "vodećih" robotskih stanica i svemirskog prostora NASA -e teleskopi. Najavljeni proračun omogućuje postavljanje na sonde prilično velikog i opsežnog skupa instrumenata, kao i dugovječnih izvora radioizotopa, ali po svojim mogućnostima i vijeku trajanja ove će sonde i dalje biti inferiorne u odnosu na vodeće brodove poput Cassinija, Galilea 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, letjelica New Horizons trenutno ide prema Plutonu, a OSIRIS-REx leti prema asteroidu kako bi uzeo uzorke s njegove površine. Prema Thomasu Zurbuchenu, agencija još nije donijela odluku o tome koja će se lansirna vozila koristiti za lansiranje određene misije. Istodobno 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 drugih modula za slijetanje, naš "vilin konjic" moći će letjeti s mjesta na mjesto, krećući se stotinama kilometara ", rekla je voditeljica misije DragonFly Elizabeth Turtle.
Usporedba veličina Zemlje, Titana (dolje lijevo) i Mjeseca
Titan je najveći Saturnov mjesec i drugi po veličini mjesec u cijelom Sunčevom sustavu (odmah iza Jupiterova mjeseca Ganimed). Također, Titan je jedino tijelo u Sunčevom sustavu, s izuzetkom Zemlje, za koje je dokazano stabilno postojanje tekućine na njegovoj površini, a ujedno i jedini satelit planeta koji ima gustu atmosferu. Sve to čini Titan vrlo atraktivnim objektom za različita znanstvena istraživanja i proučavanje.
Promjer ovog Saturnovog satelita je 5152 kilometara, što je 50% veće od Mjesečevog, dok je Titan 80% veći od satelita našeg planeta. Također, Titan je veći od planeta Merkura. Sila gravitacije na Titanu je otprilike jedna sedmina sile Zemljine teže. Površina satelita sastoji se prvenstveno od vodenog leda i sedimentne organske tvari. Tlak na površini Titana približno je 1,5 puta veći od tlaka na površini zemlje, temperatura zraka na površini je -170.. -180 stupnjeva Celzijusa. Unatoč prilično niskoj temperaturi, ovaj se satelit u ranim fazama razvoja uspoređuje sa Zemljom. Stoga znanstvenici ne isključuju mogućnost postojanja najjednostavnijih oblika života na Titanu, osobito u postojećim podzemnim rezervoarima, uvjeti u kojima mogu biti puno ugodniji nego na njegovoj površini.
Dragonfly, zamisao znanstvenika sa Sveučilišta Johns Hopkins, bit će svestrani lander opremljen s više propelera koji mu omogućuju okomito polijetanje i slijetanje. 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 njihovoj dubini,”- rekla je glavna vođa misije Dragonfly, Elizabeth Turtle. “Općenito, naš glavni zadatak je rasvijetliti tajanstveno okruženje satelita Saturna, bogato organskom i prebiotičkom kemijom. Uostalom, Titan je danas neka vrsta planetarnog laboratorija, gdje bi bilo moguće proučavati kemijske reakcije slične onima koje su mogle uzrokovati nastanak života na Zemlji."
Ovakav projekt, ako pobijedi na natječaju 2019., bit će vrlo neobičan i nov čak i za NASA -u. Zahvaljujući dvije značajke, Dragonfly uređaj moći će se pomicati s mjesta na mjesto. Prvi je prisutnost nuklearne elektrane koja će joj jako dugo osiguravati energiju. Drugi je skup nekoliko snažnih elisnih motora koji mogu podići teško istraživačko vozilo u Titanov gusti zrak. Sve to čini Dragonflyja donekle sličnim helikopterima ili četverokopterima, s jedinom iznimkom da će svemirski nuklearni helikopter biti projektiran za rad u znatno oštrijim uvjetima nego na Zemlji.
Nuklearni helikopter Dragonfly na površini Titana, ilustracija NASA -e
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. Tijekom noći takav će generator moći potpuno napuniti baterije drona, što će zrakoplovu pomoći da izvede jedan ili više letova tijekom dana, s ukupnim trajanjem do jednog sata.
Poznato je da se u sklopu Dragonfly alata planira uključivati: gama spektrometre koji će moći proučavati sastav podzemnog sloja Titana (ovaj će uređaj pomoći znanstvenicima u pronalaženju dokaza 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; imat će i fotoaparate za fotografiranje. Mobilnost "nuklearnog helikoptera" omogućit će mu brzo prikupljanje različitih uzoraka i obavljanje potrebnih mjerenja.
U samo sat vremena leta ovaj će uređaj moći prijeći udaljenost od 10 do 20 kilometara. Odnosno, u samo jednom letu bespilotna letjelica DragonFly moći će prijeći veću udaljenost nego što je to uspio američki rover Curiosity tijekom 4 godine boravka na crvenom planetu. A tijekom 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, prenosit će se izravno na Zemlju.
Ako projekt pobijedi na natječaju i dobije konačno odobrenje u sklopu Programa istraživanja Sunčevog sustava New Frontiers, misija će krenuti sredinom 2025. godine. U isto vrijeme, DragonFly će na Titan stići tek 2034. godine, gdje će uz povoljan razvoj događaja nekoliko godina raditi na svojoj površini.
Na putu do "sovjetskog" kometa - misija CAESAR
Druga misija, koja trenutno traži pobjedu na natjecanju New Frontiers, mogla bi biti sonda CAESAR - prva NASA -ina svemirska letjelica koja je uzela uzorke hlapljivih tvari i organskih tvari s površine kometa, a zatim se vratila natrag na Zemlju. “Komete se mogu nazvati najvažnijim, ali ujedno i najmanje proučenim objektima Sunčevog sustava. Kometi sadrže one tvari iz kojih je Zemlja "oblikovana", a bili su i glavni dobavljači organskih tvari za naš planet. Po čemu se komete razlikuju od drugih poznatih tijela u Sunčevom sustavu? Unutrašnjost kometa još uvijek sadrži hlapive tvari koje su bile prisutne u Sunčevom sustavu u vrijeme njegova rođenja”, rekao je Steve Squires, šef misije CAESAR.
Snimak komete Churyumov-Gerasimenko snimljen 19. rujna 2014. kamerom Rosetta
Prema riječima voditelja NASA-inog planetarnog odjela Jima Greena, ova će misija biti poslana na vrlo dobro proučen komet, u čijoj je blizini već posjetila druga sonda, govorimo o europskoj misiji koja se zove Rosetta. Komet s indeksom 67P naziva se "sovjetski", budući da su ga otkrili sovjetski astronomi. To je kratkotrajni komet s orbitalnim razdobljem od približno 6 godina i 7 mjeseci. Kometa Churyumov-Gerasimenko otkrivena je u SSSR-u 23. listopada 1969. godine. Otkrio ga je sovjetski astronom Klim Churyumov u Kijevu na fotografskim pločama drugog kometa - 32P / Komas Sola, koje je snimila Svetlana Gerasimenko u rujnu iste godine na opservatoriju u Alma -Ati (prva slika na kojoj je novi komet bio vidljiv snimljen je 11. rujna 1969.)). Indeks 67P znači da je ovo 67. otvoreni komet s kratkim razdobljem.
Utvrđeno je da komet Churyumov-Gerasimenko ima poroznu strukturu, 75-78% volumena je prazno. Na osvijetljenoj strani kometa temperature se kreću od -183 do -143 stupnja Celzijusa. Na kometu nema stalnog magnetskog polja. Prema posljednjim procjenama, njegova masa je 10 milijardi tona (pogreška mjerenja procjenjuje se na 10%), razdoblje rotacije je 12 sati 24 minute. 2014. godine, pomoću aparata Rosetta, znanstvenici su uspjeli pronaći molekule 16 organskih spojeva na kometu, od kojih četiri - aceton, propanal, metil izocijanat i acetamid - prethodno nisu pronađena na kometama.
Prema riječima predstavnika američke svemirske agencije, izbor misije CAESAR, koja se šalje na dobro proučeni komet, omogućit će da se jednim udarcem ubiju tri ptice - to čini misiju sigurnijom, jeftinijom, a i ubrzava njezino lansiranje. Prema Squiressu, ugradnja kapsule za prikupljanje i povratak tla s kometa na Zemlju također će igrati ulogu. Ovu kapsulu prethodno je stvorila japanska svemirska agencija za sondu Hayabusa. “Odabir ove kapsule objašnjava se činjenicom da je misija CAESAR zahtijevala kapsulu koja bi nastavila zadržavati hlapljive tvari iz komete u smrznutom obliku tijekom cijelog leta, sve do dodira s površinom zemlje. Kapsula za sondu Hayabusa ima toplinski štit koji sprječava zagrijavanje do nekoliko stotina Celzijevih stupnjeva, što bi se moglo dogoditi korištenjem naših tehnologija”, istaknuo je američki znanstvenik.
Mogući prikaz sonde CAESAR, ilustracija NASA -e
Prema NASA -inim planovima, sonda CAESAR planira se opremiti ionskim motorom. Relativno će brzo doći do površine kometa Churyumov-Gerasimenko. Uzorci njegove materije, kako se Steve Squires nada, mogli bi biti na Zemlji 2038. godine.
