20. decembra 2017 se je ameriška Nacionalna uprava za letalstvo in vesolje (NASA) odločila za nadaljnjo smer svojega programa, imenovanega New Frontiers. Thomas Tsurbuchen, vodja Nasinega direktorata za znanost, je na novinarski konferenci spregovoril o načrtih vesoljske agencije. Po njegovih besedah bo naslednja avtomatska vesoljska postaja v okviru programa New Frontiers šla bodisi na Titan (satelit Saturna) bodisi na komet Churyumov-Gerasimenko. Na katerega od teh dveh vesoljskih objektov bo šla avtomatska vesoljska postaja, bo postalo znano šele leta 2019.
V primeru, da se bodo NASA -jevi strokovnjaki odločili za komet, bo agencija vanj poslala vesoljsko plovilo, ki bo moralo z njegove površine vzeti vzorce in jih nato poslati na Zemljo. Ta finalistični projekt se imenuje CAESAR. Glavni cilj tega poslanstva je zbiranje organskih spojin, da bi razumeli, kako bi lahko kometi prispevali k nastanku življenja na našem planetu. Omeniti velja, da je sonda Philae, ki jo je na njeno površino dostavila evropska postaja Rosetta, že pristala na kometu Churyumov-Gerasimenko. Sondi pa je na Zemljo uspelo prenesti samo telemetrijo, nato pa se je povezava z napravo izgubila. Konec septembra 2016 je bila postaja Rosetta deorbitirana in poslana v trk s kometom.
V primeru, da bo NASA izbrala Titan, bo na njeno površje poslano vesoljsko plovilo Dragonfly, ki so ga že imenovali jedrski helikopter, a bo navzven bolj podobno kvadrokopterju. Kačji pastir bo moral pregledati površino Titana, da bi ugotovil, iz česa je natančno sestavljen in kako je urejen. Tudi vesoljski helikopter bo moral odgovoriti na vprašanje: kakšne so atmosferske razmere na tem Saturnovem satelitu. Strokovnjaki ameriške vesoljske agencije verjamejo, da na Titanu lahko obstajajo zunajzemeljske oblike življenja.
Titan v naravnih barvah (slika "Cassini")
Finalisti natečaja za najboljši projekt vesoljske misije v okviru programa raziskovanja sončnega sistema New Frontiers sta bili dve razvojni skupini, skupaj je sodelovalo 12 kandidatov. Oba zgoraj navedena projekta bosta prejela približno 4 milijone dolarjev na leto za izdelavo podrobnosti in koncepta. Svoje programe morajo dokončati do julija 2019, potem ko so preučili vsa možna tveganja svojih misij in nato pripraviti končni predlog. Zmagovalni projekt se bo začel izvajati konec leta 2025. Razvoj vsake od misij bo zahteval približno 850 milijonov dolarjev, zmagovalni projekt bo ta znesek prejel od NASA -e, agencija pa bo pokrila tudi vse stroške izstrelitve zmagovalnega vesoljskega plovila v vesolje - še približno 150 milijonov dolarjev.
Kot ugotavljajo strokovnjaki, je napovedana "cena" približno dvakratna cena "lahkih" vesoljskih misij v okviru drugega programa - Discoveryja, pa tudi 2-4 krat manj od proračuna "vodilnih" robotskih postaj in vesoljskega prostora NASA teleskopi. Napovedani proračun omogoča namestitev na sonde precej velikega in obsežnega nabora instrumentov ter dolgoživih radioizotopskih virov energije, vendar bodo po svojih zmogljivostih in življenjski dobi te sonde še vedno slabše od vodilnih, kot so Cassini, Galileo in Potovalci.
Omeniti velja, da je ameriška vesoljska agencija v okviru programa New Frontiers že opravila tri uspešne misije. Sonda Juno torej preučuje orbito Jupitra, vesoljsko plovilo New Horizons se trenutno odpravlja proti Plutonu, OSIRIS-REx pa leti na asteroid, da bi vzel vzorce z njegove površine. Po besedah Thomasa Zurbuchena se agencija še ni odločila, s katerimi nosilci bodo lansirali določeno misijo. Hkrati je izrazil prepričanje, da bodo do takrat, ko se bodo začela dela na ustvarjanju potrebnih postaj in sond, težka raketa SLS ter zasebni vesoljski "težki tovornjaki" pripravljeni izstreliti novo generacijo medplanetarnih ameriških sond.
Jedrski helikopter na Titanu - misija DragonFly
»Titan je edinstveno nebesno telo z gosto atmosfero, jezeri in resničnim morjem ogljikovodikov, krogom snovi in težkim podnebjem. Pričakujemo, da bomo nadaljevali s primerom Cassini in Huygens, da bi razumeli, ali so na površini Titana vse "opeke življenja" in ali lahko na njem obstaja življenje. Za razliko od drugih pristajalnih modulov bo naš "kačji pastir" lahko letel od kraja do kraja in se premikal na stotine kilometrov, "je povedala vodja misije DragonFly Elizabeth Turtle.
Primerjava velikosti Zemlje, Titana (spodaj levo) in Lune
Titan je največja Saturnova luna in druga največja luna v celotnem sončnem sistemu (na drugem mestu po Jupitrovi luni Ganimed). Prav tako je Titan edino telo v sončnem sistemu, z izjemo Zemlje, za katero je dokazan stabilen obstoj tekočine na njeni površini, in tudi edini satelit planeta, ki ima gosto atmosfero. Zaradi vsega tega je Titan zelo privlačen predmet za različne znanstvene raziskave in študije.
Premer tega Saturnovega satelita je 5152 kilometrov, kar je za 50% večje od Luninega, Titan pa je za 80% večji od satelita našega planeta. Tudi Titan je večji od planeta Merkurja. Sila gravitacije na Titanu je približno sedmina sile Zemljine teže. Površino satelita sestavljajo predvsem vodni led in sedimentne organske snovi. Tlak na površini Titana je približno 1,5 -krat višji od tlaka na zemeljski površini, temperatura zraka na površini je -170.. -180 stopinj Celzija. Kljub precej nizki temperaturi ta satelit v zgodnjih fazah svojega razvoja primerjajo z Zemljo. Zato znanstveniki ne izključujejo možnosti obstoja najpreprostejših oblik življenja na Titanu, zlasti v obstoječih podzemnih rezervoarjih, v katerih so razmere lahko veliko bolj udobne kot na njegovi površini.
Dragonfly, zamisel znanstvenikov z univerze Johns Hopkins, bo vsestranski pristajal, opremljen z več propelerji, ki mu omogočajo vzlet in pristanek navpično. V prihodnosti bo to nenavadnemu helikopterju omogočilo raziskovanje površine in ozračja Titana. »Eden naših glavnih ciljev je raziskati reke in jezera z metanom. Želimo razumeti, kaj se dogaja v njihovih globinah, «je povedala glavna vodja misije Dragonfly Elizabeth Turtle. »Na splošno je naša glavna naloga osvetliti skrivnostno okolje Saturnovega satelita, bogato z organsko in prebiotično kemijo. Konec koncev je današnji Titan nekakšen planetarni laboratorij, kjer bi bilo mogoče preučevati kemične reakcije, podobne tistim, ki bi lahko povzročile nastanek življenja na Zemlji."
Takšen projekt, če bo zmagal na natečaju leta 2019, bo zelo nenavaden in nov tudi za Naso. Zahvaljujoč dvema funkcijama se bo naprava Dragonfly lahko premikala od kraja do kraja. Prva je prisotnost jedrske elektrarne, ki ji bo zelo dolgo zagotavljala energijo. Drugi je niz več močnih propelerskih motorjev, ki lahko dvignejo težko raziskovalno vozilo v gost zrak Titana. Zaradi vsega tega je kačji pastir nekoliko podoben helikopterjem ali štirikopterjem, z edino izjemo, da bo vesoljski jedrski helikopter zasnovan za delovanje v precej težjih razmerah kot na Zemlji.
Jedrski helikopter Dragonfly na površini Titana, ilustracija NASA
Strokovnjaki ugotavljajo, da bo ta dron v celoti oskrbovan z energijo, ki jo proizvaja radioizotopski termoelektrični generator (RTG). Titanovo precej gosto in gosto ozračje naredi vse tehnologije za pretvorbo sončne energije v električno energijo neučinkovite, zato bo jedrska energija postala osnovni vir energije za misijo. Podoben generator je nameščen na roverju Curiosity. Ponoči bo tak generator lahko v celoti napolnil baterije brezpilotnega letala, kar bo letalu pomagalo opraviti enega ali več letov čez dan, s skupnim trajanjem do ene ure.
Znano je, da naj bi komplet orodij Dragonfly vseboval: gama spektrometre, ki bodo lahko preučevali sestavo podtalne plasti Titana (ta naprava bo znanstvenikom pomagala najti dokaze o prisotnosti tekočega oceana pod površjem satelita); masni spektrometri za analizo izotopske sestave lahkih elementov (kot so dušik, ogljik, žveplo in drugi); geofizikalni in meteorološki senzorji, ki bodo merili atmosferski tlak, temperaturo, hitrost vetra, potresno aktivnost; imel bo tudi fotoaparate za fotografiranje. Mobilnost "jedrskega helikopterja" mu bo omogočila hitro zbiranje različnih vzorcev in izvedbo potrebnih meritev.
V samo eni uri letenja bo ta naprava lahko prevozila razdaljo od 10 do 20 kilometrov. To pomeni, da bo v enem letu letenje DragonFly lahko premagalo večjo razdaljo, kot jo je zmogel ameriški rover Curiosity v štirih letih bivanja na rdečem planetu. In med celotno dveletno misijo bo lahko »jedrski helikopter« raziskal precej impresivno območje površine Saturnove lune. Zahvaljujoč prisotnosti močne elektrarne na krovu se bodo podatki iz naprave po besedah Turtle neposredno prenašali na Zemljo.
Če bo projekt zmagal na natečaju in dobil končno odobritev v okviru programa raziskovanja sončnega sistema New Frontiers, se bo misija začela sredi leta 2025. Hkrati bo DragonFly na Titan prispel šele leta 2034, kjer bo ob ugodnem razvoju dogodkov na svoji površini deloval več let.
Na poti do "sovjetskega" kometa - misija CAESAR
Druga misija, ki trenutno zahteva zmago na tekmovanju New Frontiers, je lahko sonda CAESAR - prvo vesoljsko plovilo NASA, ki je odvzelo vzorce hlapnih in organskih snovi s površine kometa in se nato vrnilo nazaj na Zemljo. »Komete lahko imenujemo najpomembnejši, a hkrati najmanj raziskani objekti sončnega sistema. Kometi vsebujejo tiste snovi, iz katerih je bila Zemlja »oblikovana«, bili pa so tudi glavni dobavitelji organskih snovi za naš planet. Po čem se kometi razlikujejo od drugih znanih teles v sončnem sistemu? Notranjost kometov še vedno vsebuje hlapne snovi, ki so bile prisotne v sončnem sistemu v času njegovega rojstva, je povedal Steve Squires, vodja misije CAESAR.
Posnetek kometa Churyumov-Gerasimenko, posnet 19. septembra 2014 s kamero Rosetta
Po besedah vodje planetarnega oddelka NASA Jim Green bo to poslanstvo poslano na zelo dobro preučen komet, v bližini katerega je že obiskala druga sonda, govorimo o evropski misiji z imenom Rosetta. Komet z indeksom 67P se imenuje "sovjetski", saj so ga odkrili sovjetski astronomi. To je kratkotrajni komet z orbitalnim obdobjem približno 6 let in 7 mesecev. Komet Churyumov-Gerasimenko je bil odkrit v ZSSR 23. oktobra 1969. Odkril ga je sovjetski astronom Klim Churyumov v Kijevu na fotografskih ploščah drugega kometa - 32P / Komas Sola, ki jih je Svetlana Gerasimenko posnela septembra istega leta na observatoriju v Alma -Ati (prva slika, na kateri je novi komet je bil viden je bil posnet 11. septembra 1969)). Indeks 67P pomeni, da je to 67. kratkotrajni odprti komet.
Ugotovljeno je bilo, da ima komet Churyumov-Gerasimenko porozno strukturo, 75-78% njegove prostornine je prazno. Na osvetljeni strani kometa se temperature gibljejo od -183 do -143 stopinj Celzija. Na kometu ni konstantnega magnetnega polja. Po zadnjih ocenah je njegova masa 10 milijard ton (merilna napaka je ocenjena na 10%), obdobje vrtenja je 12 ur 24 minut. Leta 2014 so z aparatom Rosetta znanstveniki na kometu našli molekule 16 organskih spojin, od katerih štiri - aceton, propanal, metil izocianat in acetamid - prej niso bile najdene na kometih.
Po mnenju predstavnikov ameriške vesoljske agencije bo izbira misije CAESAR, ki jo pošljejo na dobro preučen komet, omogočila, da z enim strelom ubijejo tri ptice - zaradi česar je misija varnejša, cenejša in tudi pospeši izstrelitev. Po navedbah Squiresa bo imela vlogo tudi namestitev kapsule za zbiranje in vračanje zemlje s kometa na Zemljo. To kapsulo je predhodno ustvarila japonska vesoljska agencija za sondo Hayabusa. »Izbira te kapsule je razložena z dejstvom, da je misija CAESAR zahtevala kapsulo, ki bi še naprej ves čas leta zadržala hlapne snovi iz kometa v zamrznjeni obliki, vse do dotika zemeljske površine. Kapsula za sondo Hayabusa ima toplotni ščit, ki preprečuje njeno segrevanje do nekaj sto stopinj Celzija, kar bi se lahko zgodilo z uporabo naših tehnologij, «je opozoril ameriški znanstvenik.
Možen pogled na sondo CAESAR, ilustracija NASA
Po načrtih NASA naj bi sondo CAESAR opremili z ionskim motorjem. Relativno hitro bo dosegel površino kometa Churyumov-Gerasimenko. Vzorci njegove snovi, kot upa Steve Squires, bi lahko bili na Zemlji leta 2038.
