Pada 20 Desember 2017, Administrasi Penerbangan dan Antariksa Nasional AS (NASA) memutuskan arah lebih lanjut dari programnya yang disebut Perbatasan Baru. Thomas Tsurbuchen, kepala Direktorat Sains NASA, berbicara tentang rencana badan antariksa itu pada konferensi pers. Menurutnya, stasiun ruang angkasa otomatis berikutnya dalam kerangka program Perbatasan Baru akan pergi ke Titan (satelit Saturnus) atau ke komet Churyumov-Gerasimenko. Ke mana dari dua objek ruang angkasa ini stasiun ruang angkasa otomatis akan diketahui hanya pada tahun 2019.
Jika spesialis NASA memilih komet, badan tersebut akan mengirim pesawat ruang angkasa ke sana, yang harus mengambil sampel dari permukaannya, dan kemudian mengirimkannya ke Bumi. Proyek finalis ini disebut CAESAR. Tujuan utama dari misi ini adalah untuk mengumpulkan senyawa organik untuk memahami bagaimana komet dapat berkontribusi pada asal usul kehidupan di planet kita. Perlu dicatat bahwa wahana Philae, yang dikirim ke permukaannya oleh stasiun Eropa Rosetta, telah mendarat di komet Churyumov-Gerasimenko. Namun, probe berhasil mentransmisikan hanya telemetri ke Bumi, setelah itu koneksi dengan perangkat terputus. Pada akhir September 2016, stasiun Rosetta dideorbit dan dikirim untuk bertabrakan dengan sebuah komet.
Jika pilihan NASA dibuat untuk Titan, pesawat ruang angkasa Dragonfly akan dikirim ke permukaannya, yang telah disebut helikopter nuklir, tetapi secara lahiriah akan lebih mirip quadrocopter. Capung harus memindai permukaan Titan untuk menentukan terbuat dari apa dan bagaimana susunannya. Juga, helikopter luar angkasa harus menjawab pertanyaan: bagaimana kondisi atmosfer di satelit Saturnus ini. Spesialis dari badan antariksa Amerika percaya bahwa bentuk kehidupan di luar bumi mungkin ada di Titan.
Titanium dalam warna alami (gambar "Cassini")
Finalis kompetisi proyek misi luar angkasa terbaik dalam rangka program eksplorasi tata surya New Frontiers ini terdiri dari dua tim pengembang, total ada 12 kandidat yang mengikuti kompetisi tersebut. Kedua proyek yang terdengar di atas akan menerima sekitar $ 4 juta per tahun untuk mengerjakan detail dan konsepnya. Mereka harus menyelesaikan program mereka pada Juli 2019, setelah mempelajari semua kemungkinan risiko misi mereka, dan kemudian membuat proposal akhir. Proyek pemenang akan diluncurkan pada akhir tahun 2025. Pengembangan masing-masing misi akan membutuhkan sekitar $ 850 juta, proyek pemenang akan menerima jumlah ini dari NASA, dan agensi juga akan menanggung semua biaya peluncuran pesawat ruang angkasa pemenang ke luar angkasa - sekitar $ 150 juta lagi.
Seperti yang dicatat oleh para ahli, "label harga" yang diumumkan kira-kira dua kali lipat biaya misi ruang angkasa "ringan" dalam kerangka program lain - Discovery, serta 2-4 kali lebih sedikit dari anggaran stasiun robot "unggulan" dan ruang angkasa NASA teleskop. Anggaran yang diumumkan memungkinkan penempatan instrumen yang cukup besar dan ekstensif pada probe, serta sumber daya radioisotop yang berumur panjang, tetapi dalam hal kemampuan dan umurnya, probe ini masih akan kalah dengan flagships seperti Cassini, Galileo dan Pelayaran.
Perlu dicatat bahwa sebagai bagian dari program Perbatasan Baru, badan antariksa AS telah menyelesaikan tiga misi yang berhasil. Jadi probe Juno sedang mempelajari orbit Jupiter, pesawat ruang angkasa New Horizons saat ini menuju Pluto, dan OSIRIS-REx terbang ke asteroid untuk mengambil sampel dari permukaannya. Menurut Thomas Zurbuchen, badan tersebut belum membuat keputusan kendaraan peluncur mana yang akan digunakan untuk meluncurkan misi tertentu. Pada saat yang sama, ia menyatakan keyakinannya bahwa pada saat pekerjaan dimulai pada pembuatan stasiun dan probe yang diperlukan, roket berat SLS, serta "truk berat" ruang pribadi akan siap meluncurkan generasi baru probe antarplanet Amerika..
Helikopter Nuklir di Titan - Misi DragonFly
“Titan adalah benda langit yang unik dengan atmosfer yang padat, danau dan lautan hidrokarbon yang nyata, siklus zat dan iklim yang sulit. Kami berharap untuk melanjutkan kasus Cassini dan Huygens untuk memahami apakah ada semua "batu bata kehidupan" di permukaan Titan dan apakah kehidupan bisa eksis di atasnya. Tidak seperti modul pendaratan lainnya, "capung" kami akan dapat terbang dari satu tempat ke tempat lain, bergerak ratusan kilometer, "- kata kepala misi DragonFly Elizabeth Turtle.
Perbandingan ukuran Bumi, Titan (kiri bawah) dan Bulan
Titan adalah bulan terbesar Saturnus dan bulan terbesar kedua di seluruh tata surya (kedua setelah bulan Jupiter Ganymede). Selain itu, Titan adalah satu-satunya benda di tata surya, dengan pengecualian Bumi, yang telah membuktikan keberadaan cairan yang stabil di permukaannya, dan juga satu-satunya satelit di planet ini yang memiliki atmosfer padat. Semua ini menjadikan Titan sebagai objek yang sangat menarik untuk berbagai penelitian dan kajian ilmiah.
Diameter satelit Saturnus ini adalah 5152 kilometer, yang 50% lebih besar dari Bulan, sedangkan Titan 80% lebih besar dari massa satelit planet kita. Selain itu, Titan lebih besar dari planet Merkurius. Gaya gravitasi di Titan kira-kira sepertujuh gaya gravitasi Bumi. Permukaan satelit terutama terdiri dari es air dan bahan organik sedimen. Tekanan di permukaan Titan kira-kira 1,5 kali lebih tinggi dari tekanan di permukaan bumi, suhu udara di permukaan adalah -170..-180 derajat Celcius. Meskipun suhunya agak rendah, satelit ini dibandingkan dengan Bumi pada tahap awal perkembangannya. Oleh karena itu, para ilmuwan tidak mengecualikan kemungkinan keberadaan bentuk kehidupan paling sederhana di Titan, khususnya, di reservoir bawah tanah yang ada, kondisi di mana bisa jauh lebih nyaman daripada di permukaannya.
Dragonfly, gagasan para ilmuwan di Universitas Johns Hopkins, akan menjadi pendarat serbaguna yang dilengkapi dengan beberapa baling-baling yang memungkinkannya lepas landas dan mendarat secara vertikal. Di masa depan, ini akan memungkinkan helikopter yang tidak biasa untuk menjelajahi permukaan dan atmosfer Titan. “Salah satu tujuan utama kami adalah melakukan penelitian di sungai dan danau metana. Kami ingin memahami apa yang terjadi di kedalaman mereka,”- kata kepala pemimpin misi Dragonfly, Elizabeth Turtle. “Secara umum, tugas utama kami adalah menjelaskan lingkungan misterius satelit Saturnus, yang kaya akan kimia organik dan prebiotik. Bagaimanapun, Titan hari ini adalah semacam laboratorium planet, di mana dimungkinkan untuk mempelajari reaksi kimia yang serupa dengan yang dapat menyebabkan asal usul kehidupan di Bumi."
Proyek seperti ini, jika memenangkan kompetisi di tahun 2019, akan sangat luar biasa dan baru bahkan untuk NASA. Berkat dua fiturnya, perangkat Dragonfly akan dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Yang pertama adalah keberadaan pembangkit listrik tenaga nuklir, yang akan menyediakan energi untuk waktu yang sangat lama. Yang kedua adalah satu set beberapa motor baling-baling yang kuat yang dapat mengangkat kendaraan eksplorasi berat ke udara padat Titan. Semua ini membuat Dragonfly agak mirip dengan helikopter atau quadcopter, dengan satu-satunya pengecualian bahwa helikopter nuklir ruang angkasa akan dirancang untuk beroperasi dalam kondisi yang jauh lebih keras daripada di Bumi.
Helikopter nuklir Capung di permukaan Titan, ilustrasi NASA
Para ahli mencatat bahwa drone ini akan sepenuhnya disuplai dengan energi yang dihasilkan oleh generator termoelektrik radioisotop (RTG). Atmosfer Titan yang agak padat dan tebal membuat teknologi apa pun untuk mengubah energi matahari menjadi energi listrik menjadi tidak efektif, itulah sebabnya energi nuklir akan menjadi sumber energi dasar untuk misi tersebut. Generator serupa dipasang di penjelajah Curiosity. Pada malam hari, generator semacam itu akan dapat mengisi penuh baterai drone, yang akan membantu pesawat melakukan satu atau beberapa penerbangan di siang hari, dengan total durasi hingga satu jam.
Diketahui bahwa toolkit Dragonfly direncanakan untuk mencakup: spektrometer gamma yang akan dapat mempelajari komposisi lapisan bawah permukaan Titan (perangkat ini akan membantu para ilmuwan menemukan bukti keberadaan lautan cair di bawah permukaan satelit); spektrometer massa untuk menganalisis komposisi isotop unsur-unsur ringan (seperti nitrogen, karbon, belerang, dan lainnya); sensor geofisika dan meteorologi yang akan mengukur tekanan atmosfer, suhu, kecepatan angin, aktivitas seismik; dia juga akan memiliki kamera untuk mengambil gambar. Mobilitas "helikopter nuklir" akan memungkinkannya dengan cepat mengumpulkan berbagai sampel dan melakukan pengukuran yang diperlukan.
Hanya dalam satu jam penerbangan, perangkat ini mampu menempuh jarak 10 hingga 20 kilometer. Artinya, hanya dalam satu penerbangan, drone DragonFly akan mampu menempuh jarak yang lebih jauh daripada yang bisa dilakukan oleh penjelajah Curiosity Amerika selama 4 tahun tinggal di planet merah itu. Dan selama misi dua tahunnya, "helikopter nuklir" akan dapat menjelajahi area permukaan bulan Saturnus yang cukup mengesankan. Berkat kehadiran pembangkit listrik yang kuat di kapal, data dari perangkat, menurut Turtle, akan ditransmisikan ke Bumi secara langsung.
Jika proyek memenangkan kompetisi dan menerima persetujuan akhir sebagai bagian dari Program Eksplorasi Tata Surya Perbatasan Baru, misi tersebut akan diluncurkan pada pertengahan tahun 2025. Pada saat yang sama, DragonFly akan tiba di Titan hanya pada tahun 2034, di mana, dengan perkembangan peristiwa yang menguntungkan, ia akan bekerja di permukaannya selama beberapa tahun.
Dalam perjalanan ke komet "Soviet" - misi CAESAR
Misi kedua, yang saat ini mengklaim kemenangan dalam kompetisi Perbatasan Baru, mungkin merupakan penyelidikan CAESAR - pesawat ruang angkasa NASA pertama yang mengambil sampel volatil dan organik dari permukaan komet dan kemudian kembali ke Bumi. “Komet bisa disebut yang paling penting, tetapi pada saat yang sama objek tata surya yang paling sedikit dipelajari. Komet mengandung zat-zat dari mana Bumi "dibentuk", dan mereka juga merupakan pemasok utama bahan organik untuk planet kita. Apa yang membuat komet berbeda dari benda lain yang dikenal di tata surya? Bagian dalam komet masih mengandung volatil yang ada di tata surya pada saat kelahirannya,”kata Steve Squires, kepala misi CAESAR.
Cuplikan komet Churyumov-Gerasimenko yang diambil pada 19 September 2014 dengan kamera Rosetta
Menurut kepala departemen planet NASA Jim Green, misi ini akan dikirim ke komet yang dipelajari dengan sangat baik, di sekitar yang telah dikunjungi oleh penyelidikan lain, kita berbicara tentang misi Eropa yang disebut Rosetta. Komet dengan indeks 67P disebut "Soviet", karena ditemukan oleh para astronom Soviet. Ini adalah komet periode pendek dengan periode orbit sekitar 6 tahun 7 bulan. Komet Churyumov-Gerasimenko ditemukan di Uni Soviet pada 23 Oktober 1969. Itu ditemukan oleh astronom Soviet Klim Churyumov di Kiev pada pelat fotografi komet lain - 32P / Komas Sola, yang diambil oleh Svetlana Gerasimenko pada bulan September tahun yang sama di Observatorium Alma-Ata (gambar pertama di mana komet baru terlihat diambil pada 11 September 1969)). Indeks 67P berarti bahwa ini adalah komet terbuka periode pendek ke-67.
Ditemukan bahwa komet Churyumov-Gerasimenko memiliki struktur berpori, 75-78% volumenya kosong. Di sisi komet yang diterangi, suhu berkisar antara -183 hingga -143 derajat Celcius. Tidak ada medan magnet konstan pada komet. Menurut perkiraan terbaru, massanya adalah 10 miliar ton (kesalahan pengukuran diperkirakan 10%), periode rotasi adalah 12 jam 24 menit. Pada tahun 2014, menggunakan peralatan Rosetta, para ilmuwan dapat menemukan molekul dari 16 senyawa organik di komet, empat di antaranya - aseton, propanal, metil isosianat, dan asetamida - sebelumnya tidak ditemukan di komet.
Menurut perwakilan badan antariksa Amerika, pilihan misi CAESAR, yang dikirim ke komet yang dipelajari dengan baik, akan memungkinkan untuk membunuh tiga burung dengan satu batu - ini membuat misi lebih aman, lebih murah, dan juga mempercepat peluncurannya. Menurut Squires, pemasangan kapsul untuk pengumpulan dan pengembalian tanah dari komet ke Bumi juga akan berperan. Kapsul ini sebelumnya dibuat oleh badan antariksa Jepang untuk wahana Hayabusa. “Pemilihan kapsul ini dijelaskan oleh fakta bahwa misi CAESAR membutuhkan kapsul yang akan terus menampung zat-zat volatil dari komet dalam bentuk beku sepanjang penerbangan, hingga menyentuh permukaan bumi. Kapsul untuk penyelidikan Hayabusa memiliki pelindung panas yang mencegahnya memanas hingga beberapa ratus derajat Celcius, yang dapat terjadi dengan penggunaan teknologi kami,”catat ilmuwan Amerika itu.
Kemungkinan tampilan probe CAESAR, ilustrasi oleh NASA
Menurut rencana NASA, probe CAESAR direncanakan akan dilengkapi dengan mesin ion. Ini akan mencapai permukaan komet Churyumov-Gerasimenko relatif cepat. Contoh materinya, seperti yang diharapkan Steve Squires, bisa ada di Bumi pada 2038.
