В четверг НАСА объявило, что отправляет дрон-квадрокоптер на Титан, самую большую луну Сатурна. Миссия, названная «Стрекозой» («Dragonfly»), будет способна парить по небу Титана и периодически приземляться, чтобы проводить научные измерения, изучать загадочную атмосферу и топографию далекого спутника, ища намеки на жизнь в этом единственном мире в нашей Солнечной системе, кроме Земли, имеющим жидкие моря на поверхности. Сам зонд и детали миссии будут разработаны и проверены в Лаборатории прикладной физики в Университете Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд.
«Зонд будет способен летать как над поверхностью морей, так и над пересеченной местностью», — сказала Элизабет Тертл, которая возглавит миссию в качестве главного исследователя. «Мы будем делать снимки как с помощью камер, ориентированных вниз, вдоль пути полета зонда, когда мы летим над поверхностью, так и с помощью камер, ориентированных вдаль, поэтому мы также сможем смотреть на горизонт».
Титан давно заинтриговал планетологов. В Рождество 2004 года от космического корабля НАСА «Кассини» отделился зонд «Гюйгенс», который полетел к поверхности этой луны. Он приземлился в целости и сохранности, показав нам мир, похожий на первобытную Землю — доктор Тертл описала его как «жутко знакомый в таком далеком и экзотическом месте».
В дополнение к камере «Стрекоза» будет нести набор научных инструментов: спектрометры для изучения состава Титана, набор метеорологических датчиков и даже сейсмометр для обнаружения «титанотрясений» в те моменты, когда он будет приземляться на поверхность этой луны. Буры в посадочных салазках будут собирать образцы поверхности Титана для дальнейшего анализа в мини-лаборатории на борту зонда.
«Титан — это невероятно уникальная возможность с научной точки зрения», — сказала доктор Тертл в своем интервью в апреле перед объявлением НАСА. «Это не только океанический мир — ледяной спутник с водным океаном во внутренней части — но и единственный спутник с атмосферой. А атмосфера на Титане содержит метан, что приводит к развитию всякой богатой органикой химии даже в верхних слоях атмосферы».
Часть миссии «Стрекозы» состоит в том, чтобы изучить, была ли луна Сатурна домом для жизни в прошлом — а, может, и является им в настоящем. Из-за природы атмосферы Титан химически очень похож на первобытную Землю. Атмосферное давление на его поверхности в полтора раза превышает давление на уровне моря на Земле, и происходят схожие взаимодействия между воздухом, сушей и морем. Таким образом, Титан имеет схожую геологию. Метан там играет ту роль, которую вода играет на Земле. Метановый цикл на Титане аналогичен водному циклу Земли. В атмосфере парят метановые облака и проливаются метановые дожди, а на поверхности расположены метановые озера и моря.
Фото поверхности Титана, полученное зондом «Гюйгенс», в различной обработке.
«Произойдет грандиозное изменение в нашем восприятии Титана как мира», — сказал в апрельском интервью доктор Ральф Лоренц из Лаборатории прикладной физики, ученый проекта «Dragonfly». Он предсказал, что черты Титана будут «узнаваемы, но отличаются по колориту от того, что вы видите на Земле».
Разница может заключаться в тех вещах, которые меняются со временем. Сложные органические молекулы попадают из атмосферы на поверхность Титана, накапливаясь в течение длительных периодов времени и могут быть обработаны в дальнейшем. Если на поверхности Титана извергаются криовулканы, как показывают данные космического корабля «Кассини», то органический материал может смешиваться с жидкой водой. Солнечный свет, в то же время, управляет фотохимией этой луны, вводя энергию в систему, которая оказывается полностью готовой для жизни.
«У нас есть все ингредиенты, необходимые для той жизни, которую мы знаем, и они просто бурлят в химическом коктейле там, на поверхности Титана. Вот почему мы хотим отправить туда посадочный аппарат», — сказала доктор Тертл.
Идея создания дрона-квадрокоптера пришла после многих лет изучения альтернативных концепций для исследования Титана, таких как обычный орбитальный аппарат или посадочный аппарат, воздушный шар и даже лодка. Поскольку сигнал от Земли достигает Титана за приблизительно два часа, «Стрекозе» придется летать и садиться самой, опираясь только на бортовой компьютер и датчики.
Мультиспектральный снимок Титана. Светлая область в центре — «материк» Ксанаду.
«Одна из замечательных особенностей Dragonfly заключается в том, что мы не изобретаем ничего нового. Мы просто применяем технологию, уже разработанную для других вещей, к новой проблеме», — говорит доктор Тертл.
«Стрекоза» похожа по размеру на марсоход или большую газонокосилку. Там, где ровер ограничен поверхностью луны и расстоянием, который он может проехать за десятилетие, квадрокоптер с ядерным источником питания оказывается куда более свободным в выборе маршрута.
«За время существования миссии мы способны преодолеть сотни километров. Одним из наших преимуществ является то, что мы всегда можем разведать следующую точку. Мы можем полететь вперед, посмотреть, что там за местность, и решить, хотим ли мы приземлиться там, или же лучше лететь дальше», — сказала доктор Тертл.
В течение двух с половиной лет космический аппарат находился на рассмотрении среди других научных миссий НАСА в конкурсе под названием «Новые рубежи» (New Frontiers), стоимость которых, как предполагается, составляет менее 1 миллиарда долларов. Ранее в нем победили такие миссии, как «Новые горизонты», которая посетила Плутон, «Юнона», которая сейчас вращается вокруг Юпитера и Osiris-rex, который находится на орбите астероида Бенну и в скором времени возьмет с него образец для возврата на Землю.
Недавно НАСА объявило о других новых миссиях. На прошлой неделе агентство заявило, что две миссии-близнецы — Punch и Tracers — будут стремиться к дальнейшему научному пониманию Солнца. А в мае администрация Трампа возобновила свое стремление отправить астронавтов на Луну к 2024 году, вернув миссию Artemis и добиваясь дополнительных средств в размере 1,6 миллиарда долларов для НАСА в качестве первоначального взноса.
