Проект Dragonfly (Стрекоза) планирует воспользовался плотной, спокойной атмосферой Титана, чтобы перелетать с место на место, измерять и анализировать химию, геологию и потенциальную возможность жизни.
Аппарат конструируется на основе беспилотных летательных дронов и будет иметь четыре пары роторов, которые позволят перемещать объект с массой в несколько сотен килограммов на большие расстояния.
В отличие от обычных медленных роверов, которые колесят по поверхности Марса, Dragonfly сможет исследовать десятки и сотни километров Титана, получая ценные сведения при измерения поверхностных, подповерхностных и атмосферных условий.
Планетарный геолог Кэтрин Нейш является частью команды во главе с Элизабет Тартл в Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса (APL), чье предложение о революционном дроне для исследования Титана было недавно выбрано НАСА в качестве одного из двух финалистов для следующей миссии агентства в рамках проекта New Frontiers (Новые рубежи)*.
Не такая крошечная, но, по крайней мере, почти такая же проворная, как ее тезка, Стрекоза будет иметь длину около двух метров, с несколькими роторами, которые будут обеспечивают хороший контроль над транспортным средством.
На протяжении многих лет люди думали исследовать Титан при помощи воздушного шара, ровера или небольшого самолета, но у каждого из них есть ограничения по параметрам, которые включают в себя мобильность, долговечность, дальность и эффективный контроль.
«Есть что-то очень «простое» в том, что вокруг Титана возможно будет летать маленький дрон, — сказала Нейш. «Это умный способ, которого люди не ожидали, и, я думаю, что это смело, интересно — и реалистично».
Атмосферные условия Титана — с его оранжево-коричневой дымкой метана и азота — делали эту луну Сатурна в значительной степени неисследованной до последнего времени. Завеса частично поднялась лишь в 2005 году, когда зонд Гюйгенс (часть миссии Кассини) сделал несколько изображений поверхности. Этого было достаточно, чтобы еще больше раззадорить исследователей, но этого было недостаточно, чтобы представить целостную картину.
Поскольку солнечная энергия недоступна для использования в батареях из-за большого расстояния Титана от Солнца и его плотной атмосферы, Dragonfly будет питаться плутонием, используя многодиапазонный радиоизотопный термоэлектрический генератор. Это тот же источник энергии использует ровер Curiosity на Марсе и космический зонд Кассини. Потенциально «Стрекоза» может покрыть сотни километров за время одного дня на Титана (что эквивалентно 16 земным дням).
Однако «Стрекоза» будет тратить меньше времени на полеты, а больше заниматься научными измерениями во время своей двухлетней миссии. Ее основными задачами были бы изучение органической химии и пригодности Титана для жизни; мониторинг атмосферных и поверхностных условий; съемка и передача изображений рельефа; и исследования сейсмологии Титана.
По словам Кэтрин Нейш, потенциал для значительного открытия является очень захватывающим.
«Химия там будет потрясающей, но меня действительно интересует, как выглядит Титан. Я предполагаю, что это просто странный чудесный мир, в чем-то похожий на Землю — странное, замороженное место, но со своими особенностями».
Есть свидетельства наличия рек из метана и этана, протекающих при температуре 95 гардусов Кельвина (или минус 200 градусов Цельсия). Морозная, безветренная атмосфера плавает над замороженными углеводородными озерами. Необычный химический суп из ледяной воды над или под поверхностью и он может быть питомником для какой-то необычной формы жизни.
Мы так мало знаем о Титане, говорит Кэтрин Нейш, и то, что нам известно, так недавно было обнаружено. «До миссии Гюйгенса в 2005 году мы и понятия не имели, как будет выглядеть поверхность Титана».
Dragonfly является одним из двух недавно отобранных NASA проектов — из первоначальной группы дюжины предложений — в рамках планетарной научной программы агентства — New Frontiers.
Другой проект называется CAESAR (Comet Astrobiology Exploration Sample Return), который будет стремиться вернуть на Землю образец кометы 67P/ Чурюмова-Герасименко и определить ее происхождение и историю. Под руководством Стивена Сквайра из Корнелльского университета в Нью-Йорке, CAESAR будет управляться Центром космических полетов имени Годдарда НАСА.
Обе команды получат финансирование NASA в размере 4 млн. долл. США в этом году для дальнейшего развития своих идей и повторной подачи предложений. Ожидается, что НАСА определит победителя к середине 2019 года. Окончательно каждый из проектов оценивается почти в 1 млрд. долл.
Если бы Dragonfly был бы выбран, он мог бы стартовать уже в 2025 году, а затем, возможно, понадобится пять или более лет для достижения Титана, сказала Кэтрин Неиш. Для космос это недолго, говорит она, отметив, что Dragonfly перешла от гипотезы концепции к масштабному моделированию всего за два года.
Изображение: NASA // Special to Western News
Название Титан происходит от общего термина для детей Ураноса (Урана) и Гайи в древнегреческой мифологии. В рассказах Титаны были предками человеческой расы.
Известно, что титаны пожирали конечности Диониса, сына Зевса. Разгневанный Зевс поразил титанов молнией. (Зевс намеревался, чтобы этот ребенок властвовал над миром.) Молния сожгла титанов дотла, и из пепла образовалось человечество.
Самая большая луна Сатурна Титан — вторая по величине луна в нашей солнечной системе, уступающая только Ганимеду Юпитера, который только на 2 процента больше его. При среднем радиусе 2,575 км Титан больше, чем Луна Земли и даже больше, чем планета Меркурий.
Титан — единственная луна в нашей солнечной системе с облаками и плотной атмосферой, состоящей в основном азотом и метаном. Это также единственное место в Солнечной системе, которое, как известно, имеет свою циркуляцию жидкостей, подобно круговороту воды на Земле.
Титан вращается вокруг Сатурна на расстоянии около 1,2 миллиона километров, с полным оборотом за 15 дней и 22 часа.
В 1994 году на космическом телескопе «Хаббл» НАСА были сделаны снимки «Титана», в которых можно было разглядеть нечто похожее на большой континент. Однако эти результаты Хаббла не доказали, что на поверхности Титана существуют жидкие моря — а только то, что Титан имеет большие яркие и темные области на своей поверхности.
Поверхность Титана оставалась скрытой в тайне облаков до июля 2004 года. Именно тогда космический аппарат Cassini прибыл к Титану. Кассини был специально разработан для того, чтобы смотреть сквозь дымку Титана с помощью радара и в определенных цветах света, называемых спектральными окнами, которые позволяют увидеть то, что лежит ниже облаков.
В течение десятков пролетов Кассини была сопоставлена карта большей части поверхности Титана и сделаны подробные исследования его атмосферы.
В Кассини также был встроен европейский зонд Гюйгенс, который пролетел через атмосферу Титана в 2005 году, чтобы совершить первую посадку при помощи парашюта на небесное тело во внешней солнечной системе.
*«Новые рубежи» — космическая программа НАСА для исследования наименее изученных районов Солнечной системы. Стартовала в 2003 году. По этой программе к настоящему времени осуществлено 3 запуска: 9 января 2006 года — запуск аппарата «Новые горизонты» к Плутону и поясу Койпера, 5 августа 2011 года — запуск аппарата «Юнона» для исследования Юпитера и 8 сентября 2016 года — запуск аппарата OSIRIS-REx для изучение астероида Бенну.