NASA vil fly et quadcopter fra en milliard dollar til Titan, Saturns metanrike måne

NASA vil fly et quadcopter fra en milliard dollar til Titan, Saturns metanrike måne

Av Paul VoosenJun. 27, 2019, 16:00

Siran-anropet til Titan kunne ikke ignoreres. NASAs neste milliardmisjon, kalt Dragonfly, vil være et innovativt quadcopter for å utforske Titan, Saturns største måne, kunngjorde byrået i dag. Farkosten vil sveve og sveve over den iskalde månens overflate - og lande på den - i et søk etter forholdene og kjemien som kan fremme livet.

Oppdraget - ledet av Elizabeth “Zibi” Turtle, en planetforsker ved Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) i Laurel, Maryland, og også administrert av APL - vil starte i 2026. Det representerer en beregnet risiko for byrået, omfavne et nytt paradigme for robotutforskning som skal brukes på en fjern måne. "Titan er ulikt noe annet sted i solsystemet, og Dragonfly er som ingen andre oppdrag, " sa Thomas Zurbuchen, NASAs assisterende administrator for vitenskap i Washington, DC, mens han kunngjorde oppdragets valg. “Vitenskapen er overbevisende. Det er rett tid å gjøre det. ”

Titan er tilslørt av en nitrogenatmosfære og større enn Merkur. Det antas å ha et flytende hav under den frosne iskorpsen. NASAs Cassini-romfartøy studerte Titan under den historiske kampanjen, og la i 2005 den kortvarige Huygens-sonden ned i Titans atmosfære.

Overflaten den så hadde mange geologiske trekk som ligner de som ble funnet på jorden, inkludert platåer, klitterfylte ørkener, og ved dens poler, flytende hav og elver. Men på Titan, der temperaturen gjennomsnittlig er 94 kilo, er "bergartene" laget av vannis og havene er fylt med etan og metan, hydrokarboner som er gasser på jorden. Månens gryterett av organiske molekyler og vann, tror mange forskere, kunne ha resultert i reaksjoner for å skape aminosyrer og basene som ble brukt til å bygge DNAs dobbelt helix. Det er som om Titan har gjennomført eksperimenter om livsdannelse i millioner av år, sier Turtle. "Dragonfly er designet for å hente resultatene fra eksperimentene og studere dem."

Dragonfly er et inspirerende utvalg, legger Lindy Elkins-Tanton, planetforsker ved Arizona State University i Tempe og hovedetterforsker av Psyche, NASAs oppdrag til en metallisk asteroid. "Titan kan virkelig være vuggen for et slags liv - og om liv har dukket opp eller ikke, Titans hydrokarbonelver og innsjøer, og dens hydrokarbonsnø, gjør det til et av de mest fantasylike landskapene i solsystemet vårt."

Gitt Titans komplekse overflate, ville en lander på et enkelt sted ikke kunne si så mye om månens kjemi. Dragonfly utnytter fremskrittene innen databehandling og flydesign som har ført til eksplosjonen av svevende droner på jorden. Den vil bære åtte rotorblader på toppen og bunnen av hver av fire armer. Det er faktisk en bevegelig lander, som er i stand til å skifte kilometer mellom prøvetakingssteder hver 16. jorddag. Titans tette luft og lave tyngdekraft gjør at den 300 kilo, sedanstørrelsen av koperen, som vil bli drevet av en radioaktiv generator, kan sveve med 38 ganger mindre strøm enn nødvendig på jorden.

Tidspunktet for Dragonflys ankomst, i 2034 under Titans lange nordlige vinter, utelukket en landing nær nordpolen, hjem til månens stemningsfulle metanhav; disse nettstedene vil la den ikke kunne radio hjem. I stedet vil quadcopter utforske månens enorme ekvatoriale ørkener, som sannsynligvis blir matet av en gripepose med materiale fra hele månen. ("Den største zen-hagen i solsystemet, " sier Turtle.) Den vil søke spesielt etter slagkratere eller isvulkaner, energiske prosesser som kan gi en gnist - og det flytende vannet - som trengs for begynnende organisk kjemi. I løpet av det nesten tre år lange primære oppdraget, etter å ha kjørt 175 kilometer i en serie flyreiser som varer opptil 8 kilometer hver, vil Dragonfly til slutt nå det 80 kilometer brede Selk-slagkrateret, som er det primære målet. Påvirkningen som skapte Selk var stor nok til å smelte Titans vann-isskorpe og frigjøre oksygen, og ble grunnet av reaksjoner som er registrert i dens utspring.

Dragonfly vil ikke være utstyrt med en robotarm, som de siste Mars-roverne. Undersøkelsen vil først bli ledet av et instrument på magen som vil bombardere bakken med nøytronstråling ved å bruke gammastråler dette angrepet frigjør for å skille mellom grunnleggende terrengtyper, for eksempel ammoniakkrik is eller karbonrike sanddyner. De to landingsskiene vil også hver bære en roterende slagverksmaskin som kan ta prøver og mate dem gjennom et pneumatisk rør til et massespektrometer som kan analysere deres sammensetning. Prøvetakingssystemet representerte en risiko for oppdraget; NASA-forskere var opptatt av at Titans hydrokarbonrike atmosfære kunne tette den, sier Zurbuchen. "Det er oljevernutgaven av en atmosfære." I løpet av de siste to årene, etter omfattende tester med "patologiske" materialer og en ny utforming, sier Turtle, ble byråets frykt lagt til rette.

Utover Titans overflate vil Dragonfly også målrette atmosfære og interiør. Under flyturen kan den samle målinger, omtrent som instrumenter montert på en ballong ville gjort. Og den er også utstyrt med et seismometer som kan bruke vibrasjoner indusert på månen ved tidevannslåsen med Saturn for å måle havet som er skjult under skorpen, noe forskere antydet kunne bestå av ammoniakkvann eller vann og sulfat. Til syvende og sist kan quadcopterets undersøkelser være i stand til å vare opptil 8 år etter landing før atomkraftkilden peter ut.

Det kostnadsbelagte New Frontiers-programmet, med 850 millioner dollar satt til oppdraget og rundt 150 millioner dollar for lansering, er den største planetariske letelinjen som NASA åpner for utenfor konkurranse og ledelse. En viktig faktor i Dragonfluys valg, legger Zurbuchen til, var APLs evne til å levere Parker Solar Probe, nå på et oppdrag for å utforske solen som er i tide og under budsjett. Dragonfly gikk head-to-head med en annen finalist, Comet Astrobiology Exploration Sample Return, som ville ha prøvet ut ur fra en komet og returnert den for studier på jorden.

Tidligere romfartøy som ble lansert under New Frontiers inkluderer New Horizons, som undersøkte Pluto og nylig fløy med MU 69, et isete objekt i solsystemets fjerneste rekkevidde; Juno, nå i bane rundt Jupiter; og Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer, som nå går i bane rundt asteroiden Bennu før de samler prøver og returnerer dem til Jorden.