Americký národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) 20. prosince 2017 rozhodl o dalším směřování svého programu s názvem Nové hranice. Thomas Tsurbuchen, vedoucí vědeckého ředitelství NASA, hovořil o plánech vesmírné agentury na tiskové konferenci. Další automatická vesmírná stanice v rámci programu Nové hranice podle něj zamíří buď na Titan (satelit Saturnu), nebo na kometu Čurjumov-Gerasimenko. Ke kterému z těchto dvou vesmírných objektů automatická vesmírná stanice zamíří, bude známo až v roce 2019.
V případě, že se specialisté NASA rozhodnou pro kometu, pošle na ni agentura kosmickou loď, která bude muset odebrat vzorky z jejího povrchu a poté je poslat na Zemi. Tento finalistický projekt se jmenuje CAESAR. Hlavním cílem této mise je sbírat organické sloučeniny, abychom pochopili, jak by komety mohly přispět ke vzniku života na naší planetě. Stojí za zmínku, že sonda Philae, dodaná na její povrch evropskou stanicí Rosetta, již přistála na kometě Churyumov-Gerasimenko. Sonda ale dokázala na Zemi vyslat pouze telemetrii, poté došlo ke ztrátě spojení se zařízením. Na konci září 2016 byla stanice Rosetta deorbitována a odeslána ke srážce s kometou.
V případě, že se NASA rozhodne pro Titan, bude na jeho povrch vyslána kosmická loď Dragonfly, která se již dříve nazývala jaderná helikoptéra, ale navenek bude vypadat spíše jako kvadrokoptéra. Dragonfly bude muset skenovat povrch Titanu, aby určil, z čeho přesně je vyroben a jak je uspořádán. Také vesmírná helikoptéra bude muset odpovědět na otázku: jaké jsou atmosférické podmínky na této družici Saturnu. Specialisté z americké vesmírné agentury se domnívají, že na Titanu mohou existovat mimozemské formy života.
Titan v přírodních barvách (obrázek „Cassini“)
Finalisty soutěže o nejlepší projekt vesmírné mise v rámci programu průzkumu sluneční soustavy New Frontiers byly dva vývojové týmy, soutěže se zúčastnilo celkem 12 uchazečů. Oba výše uvedené projekty dostanou přibližně 4 miliony dolarů ročně na vypracování detailů a koncepce. Musí dokončit své programy do července 2019, poté, co prostudovali všechna možná rizika svých misí, a poté přijít s konečným návrhem. Projekt vítěze bude spuštěn na konci roku 2025. Vývoj každé z misí bude vyžadovat přibližně 850 milionů dolarů, projekt vítěze dostane tuto částku od NASA a agentura také uhradí veškeré náklady na vypuštění vítězné kosmické lodi do vesmíru - přibližně dalších 150 milionů dolarů.
Jak poznamenávají odborníci, oznámená „cenovka“je přibližně dvojnásobkem nákladů na „lehké“vesmírné mise v rámci jiného programu - Discovery, a také 2–4krát méně, než je rozpočet robotických stanic „vlajkových lodí“a vesmíru NASA dalekohledy. Ohlášený rozpočet umožňuje umístit na sondy poměrně velkou a rozsáhlou sadu nástrojů a také zdroje radioizotopů s dlouhou životností, ale pokud jde o jejich schopnosti a životnost, tyto sondy budou stále horší než vlajkové lodě jako Cassini, Galileo a Cestovatelé.
Stojí za zmínku, že v rámci programu New Frontiers má americká vesmírná agentura za sebou již tři úspěšné mise. Sonda Juno tedy studuje oběžnou dráhu Jupitera, kosmická loď New Horizons aktuálně míří k Plutu a OSIRIS-REx letí k asteroidu, aby odebral vzorky z jeho povrchu. Podle Thomase Zurbuchena agentura dosud nerozhodla, které nosné rakety budou použity ke spuštění konkrétní mise. Současně vyjádřil přesvědčení, že v době, kdy budou zahájeny práce na vytvoření požadovaných stanic a sond, budou těžká raketa SLS a „těžké nákladní vozy“soukromého vesmíru připraveny k vypuštění nové generace meziplanetárních amerických sond.
Jaderná helikoptéra na Titanu - mise DragonFly
"Titan je jedinečné nebeské těleso s hustou atmosférou, jezery a skutečnými moři uhlovodíků, koloběhem látek a obtížným podnebím." Očekáváme pokračování případu Cassini a Huygens, abychom pochopili, zda jsou na povrchu Titanu všechny „cihly života“a zda na něm může existovat život. Na rozdíl od ostatních přistávacích modulů bude naše „vážka“schopna létat z místa na místo a pohybovat se stovky kilometrů, “- řekla vedoucí mise DragonFly Elizabeth Turtle.
Porovnání velikostí Země, Titanu (vlevo dole) a Měsíce
Titan je největším měsícem Saturnu a druhým největším měsícem v celé sluneční soustavě (hned za Jupiterovým měsícem Ganymedem). Titan je také jediným tělesem sluneční soustavy, s výjimkou Země, u které byla prokázána stabilní existence kapaliny na jejím povrchu, a také jediným satelitem planety s hustou atmosférou. To vše dělá z Titanu velmi atraktivní objekt pro různé vědecké výzkumy a studie.
Průměr tohoto satelitu Saturnu je 5 152 kilometrů, což je o 50% větší než Měsíc, zatímco Titan je o 80% větší než satelit naší planety v hmotnosti. Titan je také větší než planeta Merkur. Síla gravitace na Titanu je asi sedmina síly gravitace Země. Povrch satelitu je složen převážně z vodního ledu a sedimentární organické hmoty. Tlak na povrchu Titanu je přibližně 1,5krát vyšší než tlak na zemském povrchu, teplota vzduchu na povrchu je -170.. -180 stupňů Celsia. Navzdory poměrně nízké teplotě je tento satelit ve srovnání se Zemí v raných fázích vývoje. Vědci proto nevylučují možnost existence nejjednodušších forem života na Titanu, zejména ve stávajících podzemních nádržích, jejichž podmínky mohou být mnohem pohodlnější než na jeho povrchu.
Dragonfly, myšlenka vědců z Univerzity Johna Hopkinse, bude univerzální přistávací modul vybavený několika vrtulemi, které mu umožní vzlétnout a přistát svisle. V budoucnu to umožní neobvyklé helikoptéře prozkoumat povrch a atmosféru Titanu. "Jedním z našich hlavních cílů je provádět výzkum řek a jezer metanu." Chceme pochopit, co se děje v jejich hlubinách, “řekla hlavní vedoucí mise Dragonfly Elizabeth Turtle. "Obecně je naším hlavním úkolem osvětlit tajemné prostředí satelitu Saturn, bohaté na organickou a prebiotickou chemii." Koneckonců, Titan je dnes jakousi planetární laboratoří, kde by bylo možné studovat chemické reakce podobné těm, které mohly způsobit vznik života na Zemi. “
Pokud takový projekt vyhraje soutěž v roce 2019, bude velmi neobvyklý a nový i pro NASA. Díky dvěma funkcím se zařízení Dragonfly bude moci pohybovat z místa na místo. Tou první je přítomnost jaderné elektrárny, která jí poskytne energii na velmi dlouhou dobu. Druhá je sada několika výkonných vrtulových motorů, které mohou zvednout těžké průzkumné vozidlo do hustého vzduchu Titanu. To vše dělá Dragonfly poněkud podobnou helikoptéře nebo kvadrokoptéře, s jedinou výjimkou, že vesmírná jaderná helikoptéra bude navržena pro provoz v mnohem drsnějších podmínkách než na Zemi.
Jaderný vrtulník Dragonfly na povrchu Titanu, ilustrace NASA
Odborníci poznamenávají, že tento dron bude plně zásoben energií vyrobenou radioizotopovým termoelektrickým generátorem (RTG). Poměrně hustá a hustá atmosféra Titanu činí všechny technologie přeměny sluneční energie na elektrickou energii neúčinnými, a proto se jaderná energie stane základním zdrojem energie pro misi. Podobný generátor je nainstalován na roveru Curiosity. V noci bude takový generátor schopen plně nabít baterie dronu, což pomůže letadlu provést jeden nebo několik letů během dne, s celkovou dobou trvání až jednu hodinu.
Je známo, že sada nástrojů Dragonfly plánuje zahrnout: gama spektrometry, které budou schopny studovat složení podpovrchové vrstvy Titanu (toto zařízení pomůže vědcům najít důkazy o přítomnosti tekutého oceánu pod povrchem satelitu); hmotnostní spektrometry pro analýzu izotopového složení lehkých prvků (jako je dusík, uhlík, síra a další); geofyzikální a meteorologické senzory, které budou měřit atmosférický tlak, teplotu, rychlost větru, seismickou aktivitu; bude mít také fotoaparáty pro fotografování. Mobilita „jaderné helikoptéry“jí umožní rychle sbírat různé vzorky a provádět potřebná měření.
Za pouhou hodinu letu zvládne toto zařízení vzdálenost 10 až 20 kilometrů. To znamená, že za jediný let bude dron DragonFly schopen překonat větší vzdálenost, než jakou dokázal americký rover Curiosity během 4 let pobytu na rudé planetě. A během celé své dvouleté mise bude „jaderná helikoptéra“moci prozkoumat poměrně působivou oblast povrchu měsíce Saturnu. Díky přítomnosti výkonné elektrárny na palubě budou data ze zařízení podle Turtle přenesena přímo na Zemi.
Pokud projekt vyhraje soutěž a obdrží konečné schválení v rámci programu New Frontiers Solar System Exploration Program, mise odstartuje v polovině roku 2025. DragonFly přitom dorazí na Titan až v roce 2034, kde s příznivým vývojem událostí bude na svém povrchu fungovat několik let.
Na cestě k „sovětské“kometě - misi CAESAR
Druhou misí, která si v současné době nárokuje vítězství v soutěži New Frontiers, může být sonda CAESAR - první kosmická loď NASA, která odebere vzorky těkavých a organických látek z povrchu komety a poté se vrátí zpět na Zemi. "Komety lze nazvat nejdůležitějšími, ale zároveň nejméně studovanými objekty sluneční soustavy." Komety obsahují látky, ze kterých byla Země "vyformována", a byly také hlavními dodavateli organické hmoty pro naši planetu. Čím se komety liší od jiných známých těles ve sluneční soustavě? Vnitřek komet stále obsahuje těkavé látky, které byly přítomny ve sluneční soustavě v době jejího zrodu, “řekl Steve Squires, vedoucí mise CAESAR.
Snímek komety Churyumov-Gerasimenko pořízený 19. září 2014 kamerou Rosetta
Podle vedoucího planetárního oddělení NASA Jima Greena bude tato mise vyslána k velmi dobře prostudované kometě, v jejíž blízkosti již navštívila další sonda, mluvíme o evropské misi s názvem Rosetta. Kometa s indexem 67P se nazývá „sovětská“, protože ji objevili sovětští astronomové. Jedná se o krátkodobou kometu s oběžnou dobou přibližně 6 let a 7 měsíců. Kometa Churyumov-Gerasimenko byla objevena v SSSR 23. října 1969. Byl objeven sovětským astronomem Klimem Churyumovem v Kyjevě na fotografických deskách jiné komety - 32P / Komas Sola, které byly pořízeny Světlanou Gerasimenkovou v září téhož roku na observatoři Alma -Ata (první snímek, na kterém byla nová kometa byla viditelná byla pořízena 11. září 1969)). Index 67P znamená, že se jedná o 67. krátkodobou otevřenou kometu.
Bylo zjištěno, že kometa Churyumov-Gerasimenko má porézní strukturu, 75-78% jejího objemu je prázdné. Na osvětlené straně komety se teploty pohybují od -183 do -143 stupňů Celsia. Na kometě není konstantní magnetické pole. Podle posledních odhadů je jeho hmotnost 10 miliard tun (chyba měření se odhaduje na 10%), doba rotace je 12 hodin 24 minut. V roce 2014 se vědcům pomocí aparátu Rosetta podařilo najít na kometě molekuly 16 organických sloučenin, z nichž čtyři - aceton, propanal, methylizokyanát a acetamid - nebyly dosud na kometách nalezeny.
Podle zástupců americké vesmírné agentury výběr mise CAESAR, která je vyslána do dobře prostudované komety, umožní zabít tři ptáky jednou ranou - mise se tak stane bezpečnější, levnější a také urychlí její start. Podle Squirese bude také hrát roli instalace kapsle pro sběr a návrat půdy z komety na Zemi. Tuto kapsli dříve vytvořila japonská vesmírná agentura pro sondu Hayabusa. "Volba této kapsle je vysvětlena skutečností, že mise CAESAR vyžadovala kapsli, která by po celý let držela těkavé látky z komety ve zmrzlé formě až do dotyku zemského povrchu." Kapsle pro sondu Hayabusa má tepelný štít, který brání jejímu zahřátí na několik stovek stupňů Celsia, což by se při použití našich technologií mohlo stát, “poznamenal americký vědec.
Možný pohled na sondu CAESAR, ilustrace NASA
Podle plánů NASA má být sonda CAESAR vybavena iontovým motorem. Poměrně rychle se dostane na povrch komety Churyumov-Gerasimenko. Ukázky její hmoty, jak doufá Steve Squires, by mohly být na Zemi v roce 2038.
