Минулого тижня - з понеділка, 27 лютого по середу, 1 березня - НАСА влаштувало «Семінар з питань планетарної науки 2050» у своєму штабі у Вашингтоні, округ Колумбія. Під час численних презентацій, виступів та панельних дискусій NASA поділилася своїми міжнародними спільнотами своїми планами на майбутнє космічних досліджень.
Серед найбільш грандіозних з них була пропозиція дослідити Титан за допомогою аерофонічного дослідника та приземлення. Опираючись на успіх місії ESA Кассіні-Гюйген, цей план передбачав би повітряну кулю, яка досліджувала б поверхню Титану з малої висоти, а також Марс-Патфіндер-стиль місії, яка б досліджувала поверхню.
Зрештою, ціллю місії на Титан було б вивчити багате органічне хімічне середовище, яке має Місяць, що представляє унікальну можливість для дослідників планети. Протягом деякого часу вчені розуміли, що на поверхні та в атмосфері Титану є безліч органічних сполук і всієї пребіотичної хімії, необхідної для життєдіяльності.
Презентацію під назвою «Повітряна мобільність: ключ до вивчення багатого хімічного різноманіття Титану» очолював Ральф Лоренц з лабораторії прикладної фізики Джона Хопкінса, а співавтор - Елізабет Черепаха (також від Джона Хопкінса APL) та Джейсон Барнс з кафедра фізики в Університеті Айдахо. Як пояснила Черепаха для Space Magazine електронною поштою, "Титан" пропонує деякі захоплюючі можливості для місії наступного покоління:
«Титан особливо цікавий, тому що рясна і складна органічна хімія може навчити нас про хімічні взаємодії, які могли відбутися тут, на Землі (і в інших місцях?), Що призвело до розвитку життя. Крім того, не тільки Титан має внутрішній рідинно-водний океан, але також буде можливість органічного матеріалу змішуватися з рідкою водою на поверхні Титану, наприклад, кратери для ударів і, можливо, кріовулканічні виверження. Поєднання органічного матеріалу з рідкою водою, звичайно, збільшує астробіологічний потенціал ».
З цієї причини розвідка Титану була науковою метою протягом десятиліть. Єдине питання - як краще зайнятися вивченням унікального середовища Титану. Під час попередніх декадальних опитувань - таких як Робоча група зі стратегії кампанії (CSWG) з питань пребіотичної хімії у зовнішній Сонячній системі, учасником якої є Лоренц - висловила припущення, що мобільний літальний апарат (наприклад, дирижабль або повітряна куля) буде добре підходить до завдання.
Однак такі транспортні засоби не зможуть вивчити метанові озера Титану, які є однією з найцікавіших малюнків Місяця, що стосується досліджень пребіотичної хімії. Більше того, повітряний апарат не зможе провести на місці хімічний аналіз поверхні, як на Марсових дослідницьких роверах (Дух, можливість і Цікавість) робили на Марсі - і з величезними результатами!
У той же час Лоренц та його колеги вивчали концепції для вивчення вуглеводневих мов Титану - як запропонована капсула «Провідник титану Маре» (TiME). Будучи одним із кількох фіналістів змагань НАСА за відкриття 2010 року, ця концепція закликала до розгортання морського робота на Титан у найближчі десятиліття, де воно вивчило б його озера метану, щоб дізнатися більше про цикл метану та шукати ознаки органічного життя.
Незважаючи на те, що така пропозиція буде економічно вигідною та дає дуже захоплюючі можливості для досліджень, вона також має деякі обмеження. Наприклад, протягом 2020–2030-х років північна півкуля Титану переживає свій зимовий сезон; в цей момент товщина її атмосфери унеможливить зв'язок прямого-земного зв’язку та вигляд Землі неможливий. Крім того, морський транспортний засіб перешкоджало б вивченню земельних поверхонь Титану.
Вони пропонують деякі найбільш вірогідні перспективи вивчення хімічної еволюції Титану, включаючи піщані дюни Титану. Що стосується вітрозахисного регіону, ця область, ймовірно, має матеріал, депонований з усього титану, а також може містити матеріали, які змінені в глибокій формі. Так само, як і Марс-Патфіндер місце посадки було вибрано, щоб воно могло збирати зразки з широкої площі, наприклад, місце розташування було б ідеальним місцем для посадки.
Таким чином, Лоренц та його колеги виступали за тип місії, який був сформульований у Флагманському дослідженні 2007 року, в якому закликали балон Монгольф'єра для регіональних розвідок та приземлену схожу на Патфіндера. Це дало б можливість проводити поверхневі знімки при неможливості виходу з орбіти (через густу атмосферу), а також вивчення хімії поверхні та внутрішньої будови Місяця.
Отож, поки повітряна куля збирала б географічні дані Місяця з високою роздільною здатністю, земля може провести сейсмологічні дослідження, які б характеризували товщину льоду над внутрішнім водним океаном Титану. Однак місія наземного транспорту буде обмежена з точки зору дальності, і поверхня Титану створює проблеми для мобільності. Це зробило б декілька землевласників або переїзний земельний ділянку найбільш бажаним варіантом.
"Потенційні цілі включають ділянки, де ми можемо виміряти тверді поверхневі матеріали, склад яких досі не відомий, наприклад, дюнові піски Титану", - сказала Черепаха. «Для визначення їх складу необхідний детальний аналіз in situ. Озера та моря також інтригуючі; Однак у найближчий термін (місії, що прибувають у 2030-х роках) більшість із них опиниться у зимовій темряві. Отже, їх дослідження, ймовірно, доведеться зачекати до 2040-х років ».
Ця концепція місії також скористається декількома технологічними досягненнями, які були досягнуті за останні роки. Як пояснив Лоренц у ході презентації:
«Більш важка, ніж повітряна мобільність на« Титані »насправді є високоефективною, крім того, вдосконалення автономних літальних апаратів за два десятиліття з моменту того, як CSWG робить такі розвідки реалістичною перспективою. Кілька наземних наземних десантів, доставлених літальним апаратом, як літаком або землею з повітряною мобільністю для доступу до декількох ділянок, забезпечили б найбажанішу наукову спроможність, дуже важливу для тем походження, роботи та життя ».
Лоренц, Черепаха та Барнс також представлять ці висновки на майбутній 48-й конференції з питань місячних і планетарних наук, яка відбуватиметься з 20 по 24 березня в Вудлендс, штат Техас. Там до них приєднаються додаткові члени APL Johns Hopkins APL та Університету штату Айдахо, а також панелісти з Центру космічних польотів Годдарда NASA, Державного університету Пенсильванії та робототехніки Honeybee.
Однак, вирішуючи деякі додаткові виклики, які не виникли на семінарі з питань бачення 2050 року, вони будуть дещо перетворювати свою ідею. Замість повітряної кулі та декількох посадочних місць вони представлять концепцію місії за участю «стрекози» qaudcopter. Цей чотирироторний транспортний засіб зможе скористатись щільною атмосферою і низькою вагою Титана для отримання зразків та визначення складу поверхні в багатьох геологічних умовах.
Ця концепція також включає багато останніх досягнень у галузі техніки, які включають сучасну керуючу електроніку та вдосконалення комерційних конструкцій безпілотного літального апарату (БПЛА). На додаток до цього, квадрокоптер позбавить ретророкетки з хімічним харчуванням і може ввімкнути потужність між польотами, надаючи йому потенційно набагато довший термін експлуатації.
Ці та інші концепції вивчення місячного титану Сатурна напевно отримають тягу в найближчі роки. Враховуючи безліч загадок, замкнених у цьому світі - з великою кількістю водного льоду, хімії пребіотиків, циклу метану та підземного океану, який, ймовірно, є пребіотичним середовищем, - це, безумовно, популярна мета наукових досліджень.
