«Стрекоза» НАСА исследует воздух, сушу и моря Титана, самого загадочного спутника Сатурна
НАСА планирует запустить невероятно амбициозный октокоптер с ядерным двигателем к крупнейшему спутнику Сатурна, Титану, в 2028 году
Оставайтесь на связи со Вселенной: получайте уведомления по электронной почте для этой еженедельной рубрики от Фил Плейт
Введите свой адрес электронной почтыЯ согласен, что моя информация будет обработана в соответствии с законами Scientific American и Springer Nature. Ограниченная политика конфиденциальности. Мы используем сторонние сервисы как для проверки, так и для доставки электронной почты. Предоставляя свой адрес электронной почты, вы также даете согласие на передачу этого адреса третьим лицам для этих целей.Зарегистрируйтесь
В 2034 году ученые НАСА совершат облет Титана.
Удаленно, конечно — Титан, крупнейший спутник Сатурна, находится более чем в миллиарде километров от Земли, путешествие, которое пока не под силу совершить ни одному человеку. Кроме того, здесь очень холодно, так как мы находимся так далеко от солнца. Но наши роботы-помощники могут переносить холод и совершать путешествия, и, как оказалось, мы, люди, неплохо справляемся с созданием этих машин.
Тем не менее, даже по сравнению с поразительными миссиями, которые мы уже запустили для исследования других миров, Dragonfly невероятно амбициозна. Это не посадочный модуль или марсоход; это вертолет, или, точнее, октокоптер, с четырьмя парами вращающихся лопастей, которые поднимают его в воздух и парят в холодном воздухе гигантской Луны. Приводимый в действие и обогреваемый ядерной батареей, он будет исследовать Титан в течение номинальной трехлетней миссии, изучая его чрезвычайно холодную поверхность и атмосферу, и даже будет искать признаки внеземной жизни — или, по крайней мере, ее предшественников.
О поддержке научной журналистики
Если вам понравилась эта статья, подумайте о том, чтобы поддержать нашу журналистику, отмеченную наградами, подписавшись на нее. Приобретая подписку, вы помогаете обеспечить будущее впечатляющих историй об открытиях и идеях, формирующих наш современный мир.
«Амбициозный», возможно, слишком маленькое слово для Dragonfly.
Титан — это мир вполне достойный нашего внимания. При ширине примерно 5150 километров это второй по величине спутник Солнечной системы (Ганимед Юпитера немного больше), и он больше Меркурия. Если бы не Сатурн, у нас могло бы возникнуть искушение назвать Титан отдельной планетой. Это единственный известный спутник с плотной атмосферой, давление на поверхности которого примерно в 1,5 раза превышает земное. И, как и атмосфера Земли, воздух Титана состоит в основном из азота, хотя и с небольшим и явно неземным количеством метана и водорода. Криогенный холод Луны — вот что действительно делает ее чужой: температура поверхности Титана составляет около 180 градусов по Цельсию, так что здесь немного холоднее, чем дома. На самом деле там так холодно, что вода здесь, на Земле, подобна скале, твердая, как гранит.
И все же, невероятно, но на поверхности Титана есть жидкость! Однако это не вода — орбитальный аппарат НАСА «Кассини» обнаружил озера жидкого метана и этана, некоторые из которых больше озера Верхнее, вблизи полюсов Титана. На Титане существует метановый цикл: жидкий метан испаряется из озер, поднимается в окружающие высокогорья, а затем выпадает в виде снега или дождя, которые затем тают и стекают обратно в озера в виде рек. Это поразительно похоже на круговорот воды здесь, на Земле, который так важен для жизни на нашей теплой планете.
Метан и этан — молекулы на основе углерода, что поднимает большой вопрос: может ли жизнь существовать на Земле? существуют на Титане? Не только это, но и некоторые свидетельства наличия жидкой воды глубоко под ее поверхностью, как и у многих других внешних лун. Возможно, это просто изолированные участки воды среди огромного панциря из слякоти и льда, но возможность существования жизни там все еще заслуживает дальнейшего изучения.
Это почти как если бы Титан призывал нас исследовать его.
Этоэто заманчивая цель для ученых-планетологов. Но, как и в большинстве достойных начинаний, это также трудное направление.
Мы уже говорили об этом раньше, хотя — это можно сделать. Созданный Европейским космическим агентством «Кассини» удивительный зонд Гюйгенса приземлился на Титане в 2005 году, но он был довольно маленьким и имел ограниченные возможности и срок службы. Повторение Гюйгенса в более крупном масштабе было бы лучше, но все же не оптимально: как и на Земле, условия на Титане быстро меняются с течением времени, и было бы позором (и пустой тратой огромных усилий) просто сидеть на одном месте и надеяться на лучшее. Марсоход был бы еще лучше, но «земная правда» о Титане в лучшем случае туманна, и любое количество вероятных ловушек может слишком легко заманить в ловушку любое транспортное средство, пытающееся передвигаться по поверхности.
Это оставляет только один вариант:полет, который на первый взгляд может показаться нелепым. Полет на чужую Луну, находящуюся на расстоянии более миллиарда километров?
Но в этом есть смысл! Атмосфера там на самом деле толще земной, что обеспечивает большую подъемную силу, а сила тяжести на Титане составляет всего около 14 процентов от силы тяжести на нашей планете, что облегчает отрывание от земли. Так почему бы и нет?
<источника Media="(мин-ширина: 0px)" srcSet="https://static.scientificamerican.com/dam/asset/561ba439-b48d-4da8-94b9-b109602cd308/Dragonfly_Landed_Closeup.jpg?m=1775760481.677&w=1000 1000Вт, https://static.scientificamerican.com/dam/asset/561ba439-b48d-4da8-94b9-b109602cd308/Dragonfly_Landed_Closeup.jpg?m=1775760481.677&w=1200 1200Вт, https://static.scientificamerican.com/dam/asset/561ba439-b48d-4da8-94b9-b109602cd308/Dragonfly_Landed_Closeup.jpg?m=1775760481.677&w=1350 1350w, https://static.scientificamerican.com/dam/asset/561ba439-b48d-4da8-94b9-b109602cd308/Dragonfly_Landed_Closeup.jpg?m=1775760481.677&w=2000 2000Вт, https://static.scientificamerican.com/dam/asset/561ba439-b48d-4da8-94b9-b109602cd308/Dragonfly_Landed_Closeup.jpg?m=1775760481.677&w=600 600Вт, https://static.scientificamerican.com/dam/asset/561ba439-b48d-4da8-94b9-b109602cd308/Dragonfly_Landed_Closeup.jpg?m=1775760481.677&w=750 750 Вт https://static.scientificamerican.com/dam/asset/561ba439-b48d-4da8-94b9-b109602cd308/Dragonfly_Landed_Closeup.jpg?m=1775760481.677&w=900 900 Вт" размеры="(мин-ширина: 2000 Пикс.) 2000 Пикс., (мин-разрешение: 3dppx) 50vw, (мин-разрешение: 2dppx) 75vw, 100vw"/><п class="" данные-блок="sciam/пункте">блестящей команды за спиной Стрекоза приняла все это во внимание. Беспилотник не маленький; его основной корпус составляет около четырех метров в длину и один метр в ширину, он тоньше семейного седана, но примерно такой же длины. Его масса составляет 875 килограммов, то есть на Земле он весит почти тонну, но на Титане намного меньше. Он оснащен четырьмя роторами шириной 1,35 метра, по одному на каждом углу, каждый с двумя вертикально расположенными лопастями, вращающимися в противоположных направлениях, для увеличения подъемной силы и уменьшения крутящего момента.
Он обладает множеством научных преимуществ. на борту есть приборы, в том числе картограф минералов, масс-спектрометр для детального анализа химического состава поверхности (с дрелью для отбора проб), прибор для атмосферной метеорологии и, конечно же, камера. Все это будет приводиться в действие многоцелевым радиоизотопным термоэлектрическим генератором (MMRTG), который преобразует тепло распадающегося плутония в электричество; это обычно используется в полетах в дальний космос. Например, это дает энергию марсоходам Curiosity и Perseverance.
Добраться туда — это только половина задачи. Запуск запланирован на июль 2028 года, и Dragonfly будет курсировать в течение шести лет, бороздя пустынные просторы между нашими двумя мирами. На Титане начинается настоящая драма. Вход «Стрекозы» в атмосферу и спуск подобны «семи минутам ужаса», которые испытали марсоходы. Он протаранит атмосферу, защищенный теплозащитным экраном, который выбрасывается после достаточного замедления космического аппарата, чтобы его могли использовать парашюты. Когда он будет находиться еще чуть более чем в километре над поверхностью Титана, октокоптер сам возьмет управление в свои руки и совершит механическую посадку на поверхность. Он будет выбирать свое местоположение автономно, используя радар и лидар.
Целевой регион, называемый Шангри-Ла, представляет собой область песчаных дюн вблизи экватора в южном полушарии Титана. Однако песчаные дюны Шангри-Ла состоят не из силикатов, как на Земле, а, скорее всего, из крупинок замороженных углеводородов. Затем планируется серия полетов, в том числе к большому близлежащему ударному кратеру Селк, который позволит аппарату взять образцы материала, извлеченного из недр в результате древнего столкновения, что даст ученым более глубокое представление о происхождении и внутреннем строении Луны, которые горячо обсуждаются.
К сожалению, Dragonfly не окажется рядом с этими огромными метановыми озерами, но в этом замерзшем мире все еще есть на что посмотреть. Учитывая, что на Титане происходит так много химических процессов на основе углерода, возможно, что на Титане были созданы, по крайней мере, предпосылки для жизни. Если бы там действительно развилась какая-то биология, она бы сильно отличалась от Земной, но даже если Луна окажется безжизненной, мы будем более уверены, что жизнь — это нечто большее, чем просто криогенная органическая химия.
Меня, как ученого, волнуют все эти возможности, и со временем они появятся, но, как человека, я больше всего жду немедленных изображений, которые мы получим от Dragonfly чтобы. Титан — это мир, огромный, разнообразный и странный, и я хочу увидеть его своими глазами, даже если это будет сделано глазами летающей научной лаборатории весом в одну тонну с восьмилопастным двигателем, работающей на атомной тяге, которая отправит эту информацию на миллиард километров через Солнечную систему.
Оцените материал:
