NASA vil flyve en milliard dollar quadcopter til Titan, Saturns metanrige måne

NASA vil flyve en milliard dollar quadcopter til Titan, Saturns metanrige måne

Af Paul VoosenJun. 27, 2019, 16:00

Titans sireneopkald kunne ikke ignoreres. NASAs næste milliardmission, kaldet Dragonfly, vil være en innovativ quadcopter til at udforske Titan, Saturns største måne, oplyste agenturet i dag. Håndværket vil svæve og svæve over den iskaldne månes overflade - og lande på den - i en søgning efter de forhold og kemi, der kan fremme livet.

Missionen — ledet af Elizabeth “Zibi” Turtle, en planetvidenskabsmand ved Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) i Laurel, Maryland og også administreret af APL - lanceres i 2026. Den repræsenterer en beregnet risiko for agenturet, omfavne et nyt paradigme af robotudforskning, der skal bruges på en fjern måne. ”Titan er i modsætning til noget andet sted i solsystemet, og Dragonfly er som ingen anden mission, ” sagde Thomas Zurbuchen, NASAs associerede administrator for videnskab i Washington, DC, mens han annoncerede missionens valg. ”Videnskaben er overbevisende. Det er det rette tidspunkt at gøre det. ”

Titan er tilsløret af en nitrogenatmosfære og større end Merkur. Det menes at have et flydende hav under dens frosne skorpe af vandis. NASAs Cassini-rumfartøj studerede Titan under sin historiske kampagne, og i 2005 faldt den kortvarige Huygens-sonde ind i Titans atmosfære.

Den overflade, den så, havde mange geologiske træk, der svarer til dem, der findes på Jorden, inklusive platåer, klittfyldte ørkener og ved dens poler, flydende søer og floder. Men på Titan, hvor temperaturerne gennemsnitligt er en hård 94 K, er "klipperne" lavet af vandis og havene er fyldt med ethan og methan, kulbrinter, der er gasser på Jorden. Månens gryderet af organiske molekyler og vand, tror mange forskere, kunne have resulteret i reaktioner på at skabe aminosyrer og baserne, der blev brugt til at opbygge DNA's dobbelt helix. Det er som om Titan har gennemført forsøg på livsdannelse i millioner af år, siger Turtle. "Dragonfly er designet til at hente resultaterne af disse eksperimenter og studere dem."

Dragonfly er et inspirerende valg, tilføjer Lindy Elkins-Tanton, en planetvidenskabsmand ved Arizona State University i Tempe og hovedundersøger for Psyche, NASAs mission til en metallisk asteroide. "Titan kan virkelig være vuggen til en slags livsform - og uanset om der er opstået liv eller ej, Titans carbonhydridfloder og søer, og dens kulbrintesne, gør det til et af de mest fantasylike landskaber i vores solsystem."

I betragtning af Titans komplekse overflade ville en lander på et enkelt sted ikke kunne sige meget om månens kemi. Dragonfly udnytter fremskridtene inden for computing og flydesign, der har ført til eksplosionen af ​​svævende droner på Jorden. Det vil bære otte rotorblade på toppen og bunden af ​​hver af fire arme. Det er faktisk en bevægelig lander, der er i stand til at skifte kilometer mellem prøveudtagningssteder hver 16. jorddag. Titans tætte luft og lave tyngdekraft gør det muligt for den 300 kilogram sedan-størrelse copter, der vil blive drevet af en radioaktiv generator, at svæve med 38 gange mindre strøm end nødvendigt på Jorden.

Tidspunktet for Dragonflys ankomst, i 2034 i løbet af Titans lange nordlige vinter, udelukkede en landing nær nordpolen, hjemsted for månens stemningsfulde metanhav; disse websteder ville lade det ikke kunne radio hjem. I stedet vil quadcopter udforske månens store ækvatoriske ørkener, som sandsynligvis bliver fodret med en grabpose med materiale fra hele månen. (”Den største zenhave i solsystemet, ” siger Turtle.) Den vil især søge efter slagkratere eller isvulkaner, energiske processer, der kan give en gnist - og det flydende vand - der kræves til den voksende organiske kemi. I løbet af sin næsten 3-årige primære mission, efter at have kørt 175 kilometer i en række flyvninger, der varer op til 8 kilometer hver, vil Dragonfly i sidste ende nå det 80 kilometer brede Selk-slagkrater, dets primære mål. Virkningen, der skabte Selk, var stor nok til at smelte Titans vand-isskorpe og frigøre ilt, grundende reaktioner, der er registreret i dets udbrud.

Dragonfly vil ikke være udstyret med en robotarm, ligesom de nylige Mars-rovere. Dets efterforskning vil først blive styret af et instrument på sin mave, der bombarderer jorden med neutronstråling ved hjælp af gammastråler, som dette angreb frigiver for at skelne mellem basale terræntyper, såsom ammoniakrig is eller kulstofrige sandklitter. Dets to landingsskridskibe bærer også hver en roterende slagboremaskine, der er i stand til at tage prøver og føre dem gennem et pneumatisk rør til et massespektrometer, der kan analysere deres sammensætning. Prøveudtagningssystemet udgjorde en risiko for missionen; NASA-forskere var bekymrede over, at Titans kulbrinterige atmosfære kunne tilstoppe det, siger Zurbuchen. ”Det er oliespildversionen af ​​en atmosfære.” I løbet af de sidste 2 år, efter omfattende testning med ”patologiske” materialer og en redesign, siger Turtle, blev agenturets frygt belyst.

Ud over Titans overflade vil Dragonfly også målrette sin atmosfære og det indre. Under flyvningen kan den samle målinger, ligesom instrumenter monteret på en ballon ville. Og det er også udstyret med et seismometer, der kunne bruge vibrationer induceret på månen ved sin tidevandslås med Saturn til at måle havet skjult under dens skorpe, som forskere har antydet kunne bestå af ammoniakvand eller vand og sulfat. I sidste ende kan quadcopter's efterforskninger være i stand til at vare op til 8 år efter landing, før dens atomkraft kilder ud.

Det omkostningsbegrænsede New Frontiers-program, med $ 850 mio. Sat til missionen og omkring $ 150 mio. Til lancering, er den største planetariske efterforskningslinje, som NASA åbner for konkurrence og lederskab uden for. En betydelig faktor i Dragonfly's valg, tilføjer Zurbuchen, var APLs evne til at levere Parker Solar Probe, nu på en mission for at udforske solen, der er til tiden og under budget. Dragonfly gik head-to-head med en anden finalist, Comet Astrobiology Exploration Sample Return, som ville have taget prøve på is fra en komet og returneret den til undersøgelse på Jorden.

Tidligere rumfartøjer, der blev lanceret under New Frontiers, inkluderer New Horizons, der undersøgte Pluto og for nylig fløj med MU 69, et iskaldt objekt i solsystemets længste rækkevidde; Juno, nu i kredsløb omkring Jupiter; og Origins, spektral tolkning, identifikation af ressourcer, sikkerhed, Regolith Explorer, der nu kredser om asteroiden Bennu, inden man samler prøver og returnerer dem til Jorden.