Interested Article - Dragonfly (космический аппарат)

kassidy
  • 2021-06-05
  • 1

Dragonfly (в переводе с англ. — «стрекоза») — проект космического аппарата и одноимённой миссии, предполагающей посадку винтокрылого летательного аппарата на Титан , крупнейший спутник Сатурна . Целью исследований является поиск пребиотической химии и жизнепригодности в различных областях Титана, для чего спускаемый аппарат должен обладать возможностью вертикального взлёта и посадки (VTOL) .

Титан уникален тем, что на его поверхности находятся углеводороды в жидкой форме, из-за чего он представляет интерес для исследований в сфере астробиологии и абиогенеза . Миссия была предложена Лабораторией прикладной физики Университета Джонса Хопкинса в апреле 2017 года в рамках программы НАСА « Новые рубежи ». В декабре 2017 года миссия стала финалистом конкурса, будучи выбранной (наряду с миссией CAESAR) из двенадцати предложений четвёртого этапа «Новых рубежей» . 27 июня 2019 года НАСА выбрало проект в качестве победителя . Запуск аппарата с Земли запланирован на июль 2028 года, прибытие к Сатурну и спуск на поверхность Титан ожидается в 2036 году, после чего аппарат сможет работать на Титане более двух с половиной лет.

Обзор

Космический аппарат «Дрэгонфлай» совершит посадку на Титан, где будет осуществлять поиск микробной жизни и изучать жизнепригодность спутника , пребиотическую химию в разных местах Титана. Аппарат будет способен осуществлять контролируемые полёты, а также вертикальные взлёты и посадки. Генератор аппарата будет работать на радиоактивных изотопах . Миссия предполагает перелёты аппарата в разные области на поверхности Титана с последующим сбором и анализом образцов .

Из-за наличия на Титане поверхностных жидких углеводородов и, возможно, подповерхностной воды, там мог образоваться так называемый первичный бульон , в связи с чем этот спутник Сатурна представляет большой интерес для астробиологов .

История

Предыдущий проект миссии на Титан, TSSM , с воздушным шаром и посадочным модулем
Титан, крупнейший спутник Сатурна, обладает плотной атмосферой и низкой силой тяжести по сравнению с Землей, что облегчает полёт в его атмосфере

Изначальная идея миссии «Дрэгонфлай» возникла в конце 2015 года в ходе беседы за ужином между учёными Джейсоном У. Барнсом (Jason W. Barnes) из Университета Айдахо и Ральфом Д. Лоренцом (Ralph D. Lorenz) из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса . Научным руководителем проекта стала , планетолог Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса . Концепция миссии основана на более ранних разработках, рассматривавших возможность воздушной навигации по Титану, включая исследование 2007 года Titan Explorer , в котором предлагалось запустить на Титане монгольфьер ( TSSM ) или аэроплан ( ) . Концепция миссии «Дрэгонфлай» предполагает использование многовинтового аппарата для перемещения научно-исследовательских инструментов в разные участки Титана и изучения деталей поверхности, атмосферы и геологии спутника Сатурна.

Миссия была предложена Лабораторией прикладной физики Университета Джонса Хопкинса в апреле 2017 года в рамках программы НАСА « Новые рубежи ». В декабре 2017 года миссия стала финалистом конкурса, будучи выбранной (наряду с миссией * ) из двенадцати предложений четвёртого этапа «Новых рубежей». 27 июня 2019 года НАСА выбрало миссию Dragonfly, после чего начнётся разработка, детальное проектирование и строительство аппарата с ожидаемым запуском в 2028 году в рамках четвёртой миссии программы « Новые рубежи ».

Финансирование и разработка

До конца 2018 года проекты миссий CAESAR и Dragonfly получили по 4 млн долларов США на дальнейшую более детальную проработку . После выбора миссии Dragonfly началось проектирование, разработка и строительство аппарата, а запуск будет осуществлён в 2027 году . Данная миссия станет четвёртой в рамках программы « Новые рубежи ».

Научные задачи

Спуск зонда « Гюйгенс » на Титан

В 2005 году спускаемый аппарат « Гюйгенс » Европейского космического агентства получил некоторые данные о составе атмосферы и поверхности Титана. Так, зонд обнаружил толины , которые являются смесью углеводородов ( органических веществ ) в атмосфере и на поверхности Титана . Из-за плотной атмосферы Титана точный химический состав, в том числе содержание определённых углеводородов на нём остаётся неизвестным, для чего и требуется изучение спускаемым аппаратом в различных зонах на его поверхности .

Наибольший интерес для исследований представляют места на Титане, где вследствие таяния или криовулканизма появляется вода в жидком виде, реагируя с органическими соединениями. «Дрэгонфлай» сможет, в случае своего воплощения, исследовать различные зоны на поверхности Титана в поисках пребиотической химии и биосигнатур , основанных на воде или углеводородах .

Роберт Зубрин полагает, что Титан обладает необходимыми условиями для поддержания микробной жизни : «Определённо, Титан является наиболее гостеприимным внеземным миром во всей нашей Солнечной системе для колонизации человечеством» . Атмосфера Титана содержит азот и метан , также метан в жидком виде находится на поверхности спутника Сатурна. Возможно, что под поверхностью Титана также есть жидкая вода и аммиак, которые могут доставляться на поверхность криовулканической активностью .

19 июля 2021 года в журнале The Planetary Science Journal была опубликована статья «Science Goals and Objectives for the Dragonfly Titan Rotorcraft Relocatable Lander» , в которой авторы во главе с заместителем руководителя проекта Dragonfly Джейсоном Барнсом из Университета Айдахо привели утвержденный список научных целей для ортокоптера :

  • Картографирование поверхности Титана с помощью цветных детальных снимков, при этом на фотографиях мест отбора проб грунта должны быть различимы зерна размером менее 120 микрометров.
  • Изучение состава поверхностного слоя Титана как минимум в трех разных ландшафтах: дюны, окрестности ударных кратеров и области вблизи русел рек.
  • Поиск как органических, так и неорганических пребиотически релевантных молекул, в том числе, аминокислот, азотистых оснований, липидов и сахаров, а также определение их концентрации в грунте и других свойств, в том числе хиральность.
  • Определение содержания в грунте водяного льда.
  • Определение сейсмчиеской активности Титана.
  • Идентификация источников и поглотителей метана и определение их роли в метановом гидрологическом цикле Титана.
  • Определение химического состава атмосферы, в частности содержание в ней неона и аргона, что позволит наложить ограничения на модели эволюции атмосферы Титана и поможет разобраться в механизмах осаждения различных веществ из атмосферы на поверхности спутника.
  • Мониторинг температуры, давления, содержания водорода и метана в атмосфере, скорости и направления ветра.

Дизайн и конструкция

Радиоизотопный термоэлектрический генератор Mars Science Laboratory , отправленный на Марс для питания «Кьюриосити»

Согласно проекту, «Дрэгонфлай» — винтокрылый летательный аппарат . После спуска на поверхность он должен работать как большой квадрокоптер с двойными винтами, то есть октокоптер . Подобная конфигурация винтов позволит аппарату перемещаться даже в случае потери одного винта либо мотора . Каждый винт будет диаметром около 1 метра . Аппарат сможет перемещаться со скоростью около 36 км/ч и подниматься на высоту до 4 км .

Энергия, необходимая для того, чтобы аппарат с подобной массой завис в воздухе, на Титане в 38 раз меньше, чем на Земле из-за более плотной атмосферы и низкой силы тяжести . Атмосфера Титана в четыре раза плотнее, чем на Земле, а сила тяжести составляет около 15 % от земной, поэтому на Титане проще летать. С другой стороны, есть ряд факторов осложняющих миссию, нужно учитывать низкие рабочие температуры, которые составляют около −180 °C у поверхности, а также слабую освещённость . «Дрэгонфлай» сможет преодолевать значительные расстояния, питаясь от батареи, подзаряжаемой от радиоизотопного термоэлектрического генератора ( ) в ночное время . Радиоизотопный термоэлектрический генератор MMRTG преобразует тепловую энергию от естественного распада радиоизотопов в электрическую энергию . На одном заряде батареи аппарат сможет летать несколько часов, преодолевая несколько десятков километров, после чего будет производиться подзарядка . Во время полёта сенсоры аппарата будут фиксировать новые возможные места для исследования.

Согласно предварительным оценкам и моделированию, масса аппарата «Дрэгонфлай» может составить 450 кг (990 фунтов). На аппарате будет размещён тепловой экран диаметром 3,7 м , а также два бура для сбора образцов (по одному у каждой посадочной лыжи) и последующего анализа в масс-спектрометре .

В ночное время, которое длится на Титане около 8 земных дней, аппарат будет находиться на поверхности . В это время он сможет собирать и анализировать образцы грунта, проводить сейсмологические исследования, метеорологический мониторинг и микроскопическое фотографирование местности с использованием светодиодной подсветки, как на аппаратах « Феникс » и «Кьюриосити» .

Предполагаемое научное оборудование

  • Масс-спектрометр DraMS (Dragonfly Mass Spectrometer) — масс-спектрометр для определения химического состава проб с Титана.
  • Спектрометр гамма-лучей и нейтронов DraGNS (Dragonfly Gamma-Ray and Neutron Spectrometer) для определения химического состава проб с поверхности и из воздуха.
  • Геофизической и метеорологический блок DraGMet (Dragonfly Geophysics and Meteorology Package) — набор метеорологических и геофизических сенсоров для определения атмосферных условий, а также проб с поверхности.
  • Фотокамера DragonCam (Dragonfly Camera Suite) — несколько микро- и панорамных камер для фотосъёмки поверхности Титана и поиска потенциально интересных площадок для исследования.
  • Бур-манипулятор DrACO (Drill for Acquisition of Complex Organics) — не является научным оборудованием, но просверлит поверхность Титана и вакуумирует образцы поверхности и доставит их в прибор DraMS при криогенной температуре.

Место посадки

Шангри-Ла — обширная тёмная область в центре

Планируется, что местом посадки винтокрылого летательного аппарата Dragonfly станет область Шангри-Ла , расположенная около экватора и на 700 км севернее места посадки «Гюйгенса». Dragonfly должен будет исследовать эту область посредством серии полётов (до 8 км каждый) и анализа образцов с поверхности. Затем планируется полёт в сторону кратера Селк , где в прошлом, возможно, была вода в жидком виде. Общая протяжённость полётов аппарата может превысить 175 км .

См. также

Примечания

  1. ↑ (англ.) . USRA Houston. Дата обращения: 25 января 2018. Архивировано из 5 апреля 2018 года.
  2. (англ.) . The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (2017). Дата обращения: 2 декабря 2019. 20 сентября 2017 года.
  3. Redd, Nola Taylor (англ.) . Space.com (25 апреля 2017). Дата обращения: 25 января 2018. 25 апреля 2017 года.
  4. (англ.) (недоступная ссылка — ) . NASA Solar System Exploration.
  5. (англ.) . Science 2.0 (20 декабря 2017). Дата обращения: 25 января 2018. Архивировано из 24 января 2018 года.
  6. . RIA.ru (20 декабря 2017). Дата обращения: 25 января 2018. 1 января 2018 года.
  7. ↑ Edward Helmore and agencies. (англ.) . The Guardian (27 июня 2019). Дата обращения: 28 июня 2019. 28 июня 2019 года.
  8. . Tass.ru (28 июня 2019). Дата обращения: 27 июня 2019. 27 июня 2019 года.
  9. (англ.) . Pennsylvania State University (9 января 2018). Дата обращения: 2 декабря 2019. 7 ноября 2019 года.
  10. ↑ (англ.) . NASA (25 сентября 2020). Дата обращения: 29 сентября 2020. 27 сентября 2020 года.
  11. (недоступная ссылка)
  12. ↑ Foust, Jeff (амер. англ.) . SpaceNews (28 ноября 2023). Дата обращения: 2 декабря 2023.
  13. ↑ (англ.) . Johns Hopkins APL Technical Digest (2017). Дата обращения: 25 января 2018. Архивировано из 22 декабря 2017 года.
  14. ↑ (англ.) . Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (21 декабря 2017). Дата обращения: 2 декабря 2019. 26 апреля 2018 года.
  15. (англ.) (недоступная ссылка — ) . American Astronomical Society, DPS meeting #49, id.219.02. (2017).
  16. (англ.) . JHUAPL.edu. Дата обращения: 25 января 2018. Архивировано из 22 декабря 2017 года.
  17. (англ.) . NASA and APL (2008). Дата обращения: 25 января 2018. Архивировано из 1 февраля 2017 года.
  18. ↑ (англ.) . NASA's Jet Propulsion Laboratory. Дата обращения: 25 января 2018. Архивировано из 22 декабря 2016 года.
  19. Langelaan J. W. et al. (2017) Proc. Aerospace Conf. IEEE.
  20. ↑ (англ.) . The Guardian (21 декабря 2017). Дата обращения: 25 января 2018. 13 июля 2019 года.
  21. ↑ Chang, Kenneth (англ.) . The New York Times (19 ноября 2017). Дата обращения: 25 января 2018. 13 июля 2019 года.
  22. (англ.) . NASA.gov (27 июня 2019). Дата обращения: 27 июня 2019. 28 июня 2019 года.
  23. (англ.) . Planetary.org (23 июля 2015). Дата обращения: 2 декабря 2019. 13 января 2020 года.
  24. (англ.) (недоступная ссылка — ) . Space.com (13 июня 2012).
  25. (англ.) . Planetary.org (15 января 2005). Дата обращения: 2 декабря 2019. 30 марта 2018 года.
  26. Williams, Matt (англ.) . Universe Today (25 августа 2017). Дата обращения: 25 января 2018. 13 июля 2019 года.
  27. Robert Zubrin, Entering Space: Creating a Spacefaring Civilization , section: Titan, pp. 163—166, Tarcher/Putnam, 1999, ISBN 978-1-58542-036-0
  28. Robert Zubrin, The Case for Mars: The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must , p. 146, Simon & Schuster/Touchstone, 1996, ISBN 978-0-684-83550-1
  29. . The Planetary Science Journal (19 июля 2021). Дата обращения: 29 октября 2021. 17 августа 2021 года.
  30. . N+1 (13 августа 2021). Дата обращения: 29 октября 2021. 29 октября 2021 года.
  31. R. Lorenz, «Titan Here We Come!», New Scientist, July 15, 2000.
  32. (англ.) . Journal of the British Interplanetary Society (2000). Дата обращения: 2 декабря 2019. 25 января 2020 года.
  33. ↑ (англ.) . NASA.gov (27 июня 2019). Дата обращения: 27 июня 2019. 2 мая 2021 года.

Ссылки

  • (англ.)
Источник —

kassidy
  • 2021-06-05
  • 1
  • Tags:

Same as Dragonfly (космический аппарат)

The title for the last searches