Olemme menossa Titaniin! Dragonfly Drone tutkii Saturnuksen suurimman kuun

NASA on valinnut seuraavan New Frontiers -operaationsa: Dragonfly, roverikokoinen drooni, alkaa kopioida Titanin ympäri vuonna 2034.

Taiteilijan tekemä Dragonfly Titanin pinnalla.
Johns Hopkins APL

Titan, Saturnuksen suurin kuu, on pitkään kiusannut meitä kaukaa. Läpinäkymätön ilmapiiri uhkaa kylmäkylmää maailmaa, jossa metaani kiertää pilvien, sateiden ja jokien ja järvien läpi samalla tavalla kuin vesi maapallolla. Tämä ympäristö sisältää kaikki elämän ainesosat, vesi, orgaaniset molekyylit ja energia, jotka olivat läsnä varhaisessa maapallossa.

NASA, NASA on ilmoittanut, että seuraava New Frontiers -operaationsa, jota johtaa Elizabeth ibi Turtle (Johns Hopkinsin soveltuvan fysiikan laboratorio), antaa meidän nähdä tämän eksoottisen maailman kuten emme ole koskaan tehneet.

Sudenkorento Titanilla

Dragonfly, kahdeksanroottinen, Curiosity-kokoinen drooni, käynnistyy vuonna 2026 kahdeksan vuoden kulkua varten aurinkokunnan läpi ennen laskeutumista Titanin hiekkadyyneihin vuonna 2034. Sieltä Dragonfly suorittaa kymmeniä tiedustelulentoja, ensin tutkittaessa dyynien muodostavat orgaaniset viljat, lentävät sitten kauemmaksi lähestyäksesi ja päästäksesi Selk-kraatteriin. Kauan sitten tapahtunut vaikutus, joka loi tämän 80 kilometrin (50 mailin) ​​leveän kraatterin, sulatti vesijäätä, joka sekoittui orgaanisiin molekyyleihin. NASA: n Cassini-koetin on jo tutkinut tätä aluetta ja löytänyt useita paljastumia, joissa tämä vesi-orgaaninen seos esiintyy aivan pinnan pinnalla - ihanteelliset paikat prebioottisen kemian tutkimiseen ja jopa elämän merkien etsimiseen.

Huygens putosi Titanin pinnalle 14. tammikuuta 2005. 147 minuutin syöksyessään kuun paksun, oranssinruskean ilmakehän läpi, se tallensi tämän panoraaman yllättävän maapallomaisen kohtauksen kanssa, kun jokijärjestelmät kulkivat vuorenrinteillä pehmeille, hiekkatasangolle. .
ESA / NASA / JPL / Univ. Arizonasta

Sudenkorento laskeutuu täsmälleen yhden Titanin vuoden (29, 5 maapallon vuotta) kuluttua siitä, kun Euroopan avaruusjärjestön Huygens-koetin oli laskeutunut kuun hämärän ilmakehän läpi. Huygens on suunniteltu ensimmäisenä katsauksena ja kesti vain 2 tuntia tunnin rajoitetulla akkuvirralla. Mutta sen tarjoama välähdys osoitti meille maailmaa, joka on omituisen tuttu huolimatta pinnan lämpötilasta, joka leijuu noin -180 ° C: seen. Ylhäältä Huygens näki jokimaiset kanavat, jotka näyttivät tyhjentyvän suurempaan mereen; itse purkamispaikka muistutti kuivattua joen- tai järvenpohjaa, joka oli täynnä 10–15 cm: n mukulakiviä.

Tämän lyhyen katsauksen vuoksi tutkijat kutisevat tutkia tätä maastoa. Mutta he eivät mene joille ja järville. Sudenkorento laskeutuu, kuten Huygens, pohjoisen talven aikana, kun Titanin pohjoisnapa ei saa auringonvaloa. Vielä tärkeämpää viestinnän kannalta pohjoisilla, järvien täytetyillä alueilla ei ole suoraa näkymää maahan. Ilman Cassinia kiertoradalla viestinnän välittämiseksi, Dragonfly on lähetettävä tiedot suoraan.

Sen sijaan Dragonfly matkustaa Titanin päiväntasaajan alueelle sijaitseviin Dhangri-La dyynikenttiin, jotka näyttävät samanlaisilta kuin Etelä-Afrikan Namib-dyynit. Vaikka Cassinin tutka pystyi tutkimaan meriä ja järviä, koettimella oli rajoitetummat mahdollisuudet hiekkadyynien suhteen. Suuri ratkaisematon kysymys on kiinteiden pintamateriaalien luonne, Kilpikonna selittää. He pitävät näppäimiä ymmärtääksesi prebioottista kemiaa, jota on runsaasti Titanin pinnalla.

Sudenkorento silmät

Dragonfly sisältää tutkimuksia varten monia instrumentteja, joita Curiosity kantaa Marsilla. Mutta koska anturi lentää rullan sijasta, sillä on potentiaalia kattaa paljon enemmän maata kuin roverin pituus olisi yli 175 km (108 mailia) 2, 7 vuoden perusoperaation aikana. Se on melkein kaksinkertainen matka, jonka kaikki Marsin roverit ovat menneet tähän päivään mennessä.

Cassini-avaruusalus tarjosi hyödyllisen lähtökohdan tutkimaan Dragonflyn laskeutumispaikkaa. Tämä maailmanlaajuinen Titan-kartta luotiin käyttämällä lähellä infrapunakuvia, jotka Cassini-avaruusaluksen Imaging Science Subsystem on ottanut. Päiväntasaajan yli olevat tummat alueet ovat dyynikenttiä.
NASA / JPL / Avaruustieteellinen instituutti

Tässä on Dragonfly-instrumentin lyhyt romutus:

  • Alaspäin suuntautuvat kamerat tutkivat droonin maaperää, kun taas eteenpäin suuntautuvat kamerat tutkivat horisonttia.
  • Curiosityn kaltainen massaspektrometri poraa maahan vapauttaen hiukkasia, jotka sitten imetään kammioon. Se suorittaa mittaukset, sitten paista hiukkaset ja tutkii vapautetut kaasut kaasukromatografilla
  • Neutronilla aktivoitu gammasäteöspektrometri tutkii bulkkipinnan koostumusta. Yleensä tällaiset spektrometrit luottavat kosmisiin säteisiin neutronien tuottamiseksi, mutta Titanin ilmakehä on liian paksu kosmisten säteiden läpi pääsemiseksi. Sen sijaan tämä spektrometri tuottaa omia neutroneja, lähettäen pulssin maahan ja tutkimaan sitten tuloksia.
  • Meteorologiset anturit mittaavat tuulen ja muita ilmakehän ja pintaolosuhteita
  • Seismometri tunnistaa Titanquakes ja käyttää niitä kuun sisäisen rakenteen tutkimiseen

"Teemme innovaatiota, ei keksintöä", sanoo Turtle ja huomauttaa, että monilla näistä instrumenteista on versioita, jotka jo istuvat Marsin pinnalla.

Liikkuminen

Titanin etäisyys maasta ja siitä johtuvat viiveet viestinnässä Dragonflyn kanssa tarkoittavat, että lennon on oltava suurelta osin autonominen. Kuun ilmapiiri on neljä kertaa tiheämpi kuin maan ilma, kun taas sen painovoima on seitsemän kertaa heikompi, joten lento itsessään on suhteellisen helppoa. "Jos laitat siivet, pystyt lentämään Titanilla", sanoo NASA: n ohjelmistutkija Curt Neibur. Samoin itse lentävät droonit ovat jo yleisiä maan päällä, joten on vain kyse tekniikoiden soveltamisesta toiseen maailmaan.

Taiteilijan käsitys sudenkorennosta lennossa
Johns Hopkins APL

Titanin ilmapiiri on läpinäkymätön, päästäen vain vähän auringonvaloa läpi, joten voimanlähteenä Dragonfly kuljettaa monitehtävissä olevan radioisotooppisen termoelektrisen generaattorin (MMRTG). MMRTG on erityisen hyödyllinen Titanilla, koska se kuluttaa lämpöä yhdessä energian kanssa. MMRTG tuottaa kuitenkin liian alhaisen tehon suuritehoisissa aktiviteetteissa, kuten lennossa, joten se lataa akun virran tuottamiseksi näihin tarkoituksiin. Lataus tapahtuu Titanin yön aikana, joka kestää kahdeksan maapäivää.

Titanin pinta voi olla hankala; Huygens liukastui hiukan laskeutuessaan. Joten Dragonfly laskeutuu luistoille. Se suorittaa myös "hyppylennot" etsimään tulevia laskupaikkoja. Sen ensimmäinen laskupaikka on jo valittu, joten sieltä se etsii laskeutumispaikan B ja sitten paikan C ennen paluutaan alueelle B laskeutumaan. Lennot jatkuvat vähitellen noin 8 kilometriin (5 mailia).

Koska Dragonfly kohoaa dyynien yläpuolelle, se ottaa kuvia ympäristöstä. Kun otetaan huomioon kuun samankaltaisuus planeettamme kanssa, näkymät näyttävät paljon oranssinvärisestä Maasta. Mutta siellä on joitain eroja: selvempiä kraattereita yhdelle ja myös muunlaista maantiedettä. "Titanin topografia on yleensä melko vaimeaa verrattuna siihen, mihin olemme tottuneet silikaattimaapallolla, korkeintaan mailin korkeudella tai korkealla, ja itse dyynit ovat melko alhaiset", Turtle selittää.

Aivan kuten Titanilla on helpompi lentää yli, on myös helpompaa laskeutua. Muistatko "seitsemän minuutin kauhua", jonka Marsin tutkijat ovat kokeneet? Titanilla se venyy pariin tuntiin. Kuun matala painovoima tarkoittaa, että sen ilmapiiri on pidentynyt ja maahantulo alkaa 1100 km: n päässä. Sieltä se avaa päävarjonsa 4 km: n päässä, heittää sen pois ja avaa toisen 1 km: n päässä. (Se tarvitsee kaksi laskuvarjoa, koska vain pääkourulla laskeutuminen kestäisi vielä pidempään.) Koska Dragonfly voi todellakin lentää, se irtoaa suojakuorestaan ​​ja helikopterista laskeutumispaikkaansa. Voit katsoa laskujakson animaatiota täältä:

Hyvät asiat tulevat odottajille - jännittävät ajat ovat edessä vuonna 2034!


Haluatko tietää enemmän tehtävästä? Kysy kaikki kysymyksesi ensi maanantaina: NASA järjestää “Kysy minulta mitään” -istunnon Redditissä 1. heinäkuuta klo 15.00 EDT.