Americký národný úrad pre letectvo a vesmír (NASA) 20. decembra 2017 rozhodol o ďalšom smerovaní svojho programu s názvom Nové hranice. Thomas Tsurbuchen, vedúci vedeckého riaditeľstva NASA, hovoril o plánoch vesmírnej agentúry na tlačovej konferencii. Podľa neho najbližšia automatická vesmírna stanica v rámci programu Nové hranice pôjde buď k Titanu (satelit Saturnu) alebo ku kométe Čurjumov-Gerasimenko. Ku ktorému z týchto dvoch vesmírnych objektov bude automatická vesmírna stanica smerovať, bude známe až v roku 2019.
V prípade, že sa špecialisti NASA rozhodnú pre kométu, agentúra k nej vyšle vesmírnu loď, ktorá bude musieť odobrať vzorky z jej povrchu a potom ich poslať na Zem. Tento finalistický projekt sa nazýva CAESAR. Hlavným cieľom tejto misie je zbierať organické zlúčeniny, aby sme pochopili, ako môžu kométy prispieť k vzniku života na našej planéte. Stojí za zmienku, že sonda Philae, doručená na jej povrch európskou stanicou Rosetta, už pristála na kométe Churyumov-Gerasimenko. Sonde sa však na Zem podarilo preniesť iba telemetriu, po ktorej sa spojenie so zariadením stratilo. Koncom septembra 2016 bola stanica Rosetta deorbitovaná a poslaná do zrážky s kométou.
V prípade, že sa NASA rozhodne v prospech Titanu, bude na jeho povrch vyslaná vesmírna loď Dragonfly, ktorá sa už nazývala jadrovou helikoptérou, ale navonok bude vyzerať skôr ako kvadrokoptéra. Dragonfly bude musieť skenovať povrch Titanu, aby zistil, z čoho presne je vyrobený a ako je usporiadaný. Vesmírna helikoptéra bude musieť odpovedať aj na otázku: aké sú atmosférické podmienky na tomto satelite Saturn. Špecialisti z americkej vesmírnej agentúry sa domnievajú, že na Titane môžu existovať mimozemské formy života.
Titán v prírodných farbách (obrázok „Cassini“)
Finalistami súťaže o najlepší projekt vesmírnej misie v rámci programu prieskumu slnečnej sústavy New Frontiers boli dva vývojové tímy, súťaže sa zúčastnilo celkom 12 uchádzačov. Oba projekty uvedené vyššie dostanú približne 4 milióny dolárov ročne na vypracovanie podrobností a konceptu. Svoje programy musia dokončiť do júla 2019, po preštudovaní všetkých možných rizík svojich misií, a potom prísť s konečným návrhom. Projekt víťaza bude spustený na konci roku 2025. Vývoj každej z misií si vyžiada približne 850 miliónov dolárov, víťazný projekt získa túto čiastku od NASA a agentúra uhradí aj všetky náklady na štart víťaznej vesmírnej lode do vesmíru - približne ďalších 150 miliónov dolárov.
Ako poznamenávajú odborníci, oznámená „cenovka“je približne dvojnásobkom nákladov na „ľahké“vesmírne misie v rámci iného programu - Discovery, a taktiež je 2-4 krát nižšia ako rozpočet robotických staníc „vlajkových lodí“a vesmíru NASA ďalekohľady. Ohlásený rozpočet umožňuje umiestniť na sondy pomerne veľký a rozsiahly súbor nástrojov, ako aj zdroje rádioizotopov s dlhou životnosťou, ale pokiaľ ide o ich schopnosti a životnosť, tieto sondy budú stále nižšie ako vlajkové lode ako Cassini, Galileo a Cestovatelia.
Stojí za zmienku, že v rámci programu Nové hranice americká vesmírna agentúra už absolvovala tri úspešné misie. Sonda Juno teda študuje dráhu Jupitera, vesmírna loď New Horizons v súčasnosti smeruje k Plutu a OSIRIS-REx letí k asteroidu, aby odobral vzorky z jeho povrchu. Podľa Thomasa Zurbuchena agentúra zatiaľ nerozhodla, ktoré nosné rakety budú použité na spustenie konkrétnej misie. Zároveň vyjadril presvedčenie, že v čase, keď sa začnú práce na vytvorení požadovaných staníc a sond, budú ťažká raketa SLS, ako aj „ťažké nákladné autá“zo súkromného vesmíru pripravené na spustenie novej generácie medziplanetárnych amerických sond.
Jadrová helikoptéra na Titane - misia DragonFly
"Titan je jedinečné nebeské teleso s hustou atmosférou, jazerami a skutočnými moriami uhľovodíkov, cyklom látok a ťažkou klímou." Očakávame, že v prípade Cassini a Huygens budeme pokračovať, aby sme pochopili, či sú na povrchu Titanu všetky „tehly života“a či na ňom môže existovať život. Na rozdiel od iných pristávacích modulov bude naša „vážka“schopná lietať z miesta na miesto a pohybovať sa stovky kilometrov,”- povedala vedúca misie DragonFly Elizabeth Turtle.
Porovnanie veľkostí Zeme, Titanu (vľavo dole) a Mesiaca
Titan je najväčší mesiac Saturnu a druhý najväčší mesiac v celej slnečnej sústave (druhý len po Jupiterovom mesiaci Ganymede). Titan je tiež jediným telesom v slnečnej sústave, s výnimkou Zeme, u ktorého bola dokázaná stabilná existencia kvapaliny na jeho povrchu, a tiež jediným satelitom planéty s hustou atmosférou. To všetko robí z Titanu veľmi atraktívny predmet pre rôzne vedecké výskumy a štúdie.
Priemer tohto satelitu Saturn je 5 152 kilometrov, čo je o 50% väčší priemer ako u Mesiaca, zatiaľ čo Titan je o 80% väčší ako hmotnosť satelitu našej planéty. Titan je tiež väčší ako planéta Merkúr. Gravitačná sila na Titane je asi jedna sedmina sily gravitácie Zeme. Povrch satelitu je tvorený predovšetkým vodným ľadom a sedimentárnou organickou hmotou. Tlak na povrchu Titanu je približne 1,5 -krát vyšší ako tlak na zemskom povrchu, teplota vzduchu na povrchu je -170.. -180 stupňov Celzia. Napriek pomerne nízkej teplote je tento satelit v počiatočných fázach vývoja porovnávaný so Zemou. Vedci preto nevylučujú možnosť existencie najjednoduchších foriem života na Titane, najmä v existujúcich podzemných nádržiach, ktorých podmienky môžu byť oveľa pohodlnejšie ako na jeho povrchu.
Dragonfly, ktorý má na svedomí vedci z Univerzity Johna Hopkinsa, bude všestranný pristávací modul vybavený niekoľkými vrtuľami, ktoré mu umožnia vzlet a vertikálne pristátie. V budúcnosti to umožní neobvyklému vrtuľníku skúmať povrch a atmosféru Titanu. "Jedným z našich hlavných cieľov je vykonať výskum riek a jazier metánu." Chceme porozumieť tomu, čo sa deje v ich hĺbkach, “povedala vedúca misie Dragonfly Elizabeth Turtle. "Vo všeobecnosti je našou hlavnou úlohou objasniť tajomné prostredie satelitu Saturn, bohaté na organickú a prebiotickú chémiu." Koniec koncov, Titan je dnes akýmsi planetárnym laboratóriom, kde by bolo možné študovať chemické reakcie podobné tým, ktoré mohli spôsobiť vznik života na Zemi. “
Ak tento projekt vyhrá súťaž v roku 2019, bude veľmi neobvyklý a nový aj pre NASA. Vďaka svojim dvom funkciám sa zariadenie Dragonfly bude môcť pohybovať z miesta na miesto. Prvým je prítomnosť jadrovej elektrárne, ktorá jej bude poskytovať energiu na veľmi dlhý čas. Druhá je sada niekoľkých výkonných vrtuľových motorov, ktoré môžu zdvihnúť ťažké prieskumné vozidlo do hustého vzduchu Titanu. To všetko robí Dragonfly trochu podobnou helikoptérou alebo kvadrokoptérou, s jedinou výnimkou, že vesmírny jadrový vrtuľník bude navrhnutý tak, aby fungoval v oveľa drsnejších podmienkach ako na Zemi.
Jadrová helikoptéra Dragonfly na povrchu Titanu, ilustrácia NASA
Odborníci poznamenávajú, že tento dron bude plne zásobovaný energiou vyrobenou rádioizotopovým termoelektrickým generátorom (RTG). Pomerne hustá a hustá atmosféra Titanu spôsobuje, že akékoľvek technológie na premenu slnečnej energie na elektrickú energiu sú neúčinné, a preto sa jadrová energia stane základným zdrojom energie pre misiu. Podobný generátor je nainštalovaný aj v roveri Curiosity. V noci bude takýto generátor schopný plne nabiť batérie dronu, čo pomôže lietadlu vykonať jeden alebo niekoľko letov počas dňa, s celkovou výdržou až jednu hodinu.
Je známe, že sada nástrojov Dragonfly má obsahovať: gama spektrometre, ktoré budú schopné študovať zloženie podpovrchovej vrstvy Titanu (toto zariadenie pomôže vedcom nájsť dôkazy o prítomnosti tekutého oceánu pod povrchom satelitu); hmotnostné spektrometre na analýzu izotopového zloženia ľahkých prvkov (ako je dusík, uhlík, síra a ďalšie); geofyzikálne a meteorologické senzory, ktoré budú merať atmosférický tlak, teplotu, rýchlosť vetra, seizmickú aktivitu; bude mať aj fotoaparáty na fotografovanie. Mobilita „jadrovej helikoptéry“jej umožní rýchlo zozbierať rôzne vzorky a vykonať potrebné merania.
Len za jednu hodinu letu zvládne toto zariadenie vzdialenosť 10 až 20 kilometrov. To znamená, že iba za jeden let bude dron DragonFly schopný prekonať väčšiu vzdialenosť, ako dokázal americký rover Curiosity počas 4 rokov pobytu na červenej planéte. A počas celej svojej dvojročnej misie bude „jadrová helikoptéra“schopná preskúmať pomerne pôsobivú oblasť povrchu mesiaca Saturn. Vďaka prítomnosti výkonnej elektrárne na palube budú údaje zo zariadenia podľa Turtlea prenášané priamo na Zem.
Ak projekt vyhrá súťaž a získa konečné schválenie v rámci programu prieskumu slnečnej sústavy New Frontiers, misia sa začne v polovici roku 2025. DragonFly zároveň dorazí na Titan až v roku 2034, kde s priaznivým vývojom udalostí bude na svojom povrchu fungovať niekoľko rokov.
Na ceste k „sovietskej“kométe - misii CAESAR
Druhou misiou, ktorá si v súčasnosti robí víťazstvo v súťaži Nové hranice, môže byť sonda CAESAR - prvé vesmírne plavidlo NASA, ktoré z povrchu kométy odoberie vzorky prchavých látok a organických látok a potom sa vráti späť na Zem. Kométy možno nazvať najdôležitejšími, ale zároveň najmenej študovanými objektmi slnečnej sústavy. Kométy obsahujú látky, z ktorých bola Zem „vyformovaná“, a boli tiež hlavnými dodávateľmi organickej hmoty pre našu planétu. Čím sa kométy líšia od ostatných známych telies slnečnej sústavy? Vnútro komét stále obsahuje prchavé látky, ktoré boli prítomné v slnečnej sústave v čase jej zrodu, “povedal Steve Squires, vedúci misie CAESAR.
Snímka kométy Churyumov-Gerasimenko z 19. septembra 2014 kamerou Rosetta
Podľa vedúceho planetárneho oddelenia NASA Jima Greena bude táto misia vyslaná k veľmi dobre študovanej kométe, v ktorej blízkosti už navštívila iná sonda, hovoríme o európskej misii s názvom Rosetta. Kométa s indexom 67P sa nazýva „sovietska“, pretože ju objavili sovietski astronómovia. Je to krátkodobá kométa s obežnou dobou približne 6 rokov a 7 mesiacov. Kométa Churyumov-Gerasimenko bola objavená v ZSSR 23. októbra 1969. Bol objavený sovietskym astronómom Klimom Churyumovom v Kyjeve na fotografických doskách ďalšej kométy - 32P / Komas Sola, ktoré odfotila Svetlana Gerasimenko v septembri toho istého roku na observatóriu Alma -Ata (prvý obrázok, na ktorom je nová kométa bol viditeľný bol urobený 11. septembra 1969)). Index 67P znamená, že ide o 67. krátkodobú otvorenú kométu.
Zistilo sa, že kométa Churyumov-Gerasimenko má poréznu štruktúru, 75-78% jej objemu je prázdnych. Na osvetlenej strane kométy sa teploty pohybujú od -183 do -143 stupňov Celzia. Na kométe nie je žiadne konštantné magnetické pole. Podľa najnovších odhadov je jeho hmotnosť 10 miliárd ton (chyba merania sa odhaduje na 10%), doba rotácie je 12 hodín 24 minút. V roku 2014 sa vedcom pomocou zariadenia Rosetta podarilo nájsť na kométe molekuly 16 organických zlúčenín, z ktorých štyri - acetón, propanal, metylizokyanát a acetamid - sa na kométach predtým nenašli.
Podľa zástupcov americkej vesmírnej agentúry výber misie CAESAR, ktorá je vyslaná do dobre preštudovanej kométy, umožní zabiť tri vtáky jedným kameňom - to robí misiu bezpečnejšou, lacnejšou a taktiež urýchľuje jej štart. Podľa Squiresa bude tiež hrať rolu inštalácia kapsuly na zber a návrat pôdy z kométy na Zem. Túto kapsulu predtým vytvorila japonská vesmírna agentúra pre sondu Hayabusa. "Voľba tejto kapsuly je vysvetlená skutočnosťou, že misia CAESAR vyžadovala kapsulu, ktorá by počas celého letu naďalej držala prchavé látky z kométy v zmrazenej forme, až kým sa nedotkne zemského povrchu." Kapsula pre sondu Hayabusa má tepelný štít, ktorý zabraňuje jej zahriatiu až na niekoľko stoviek stupňov Celzia, čo by sa mohlo stať pri použití našich technológií, “poznamenal americký vedec.
Možný pohľad na sondu CAESAR, ilustrácia NASA
Podľa plánov NASA má byť sonda CAESAR vybavená iónovým motorom. Pomerne rýchlo sa dostane na povrch kométy Churyumov-Gerasimenko. Vzorky tejto hmoty, ako Steve Squires dúfa, by mohli byť na Zemi v roku 2038.
